Как работают солнечные автомобили. Какие компании разрабатывают солнцемобили. Каковы преимущества и недостатки автомобилей на солнечной энергии. Есть ли у них будущее на рынке.

Принцип работы автомобиля на солнечных батареях

Автомобиль на солнечных батареях работает за счет преобразования энергии солнца в электрическую энергию. Основные компоненты такого автомобиля включают:

• Солнечные панели, размещенные на поверхности кузова
• Аккумуляторные батареи для хранения энергии
• Электродвигатель
• Электронный блок управления

Солнечные панели поглощают солнечный свет и преобразуют его в электричество. Это электричество либо напрямую питает электродвигатель, либо накапливается в аккумуляторах для последующего использования. Электронный блок управления контролирует распределение энергии между различными системами автомобиля.

Ведущие производители солнечных автомобилей

Несмотря на то, что технология солнечных автомобилей все еще находится на ранней стадии развития, ряд компаний активно работает над созданием коммерческих моделей:

• Sono Motors (Германия) — разрабатывает модель Sion с интегрированными в кузов солнечными панелями
• Lightyear (Нидерланды) — создает премиальный солнечный электромобиль Lightyear One
• Hanergy (Китай) — представила несколько концептов солнечных автомобилей
• Toyota — экспериментирует с солнечными панелями на гибридных моделях
• Hyundai — планирует внедрять солнечные крыши на некоторых моделях

Крупные автопроизводители пока в основном ограничиваются внедрением солнечных панелей как дополнения к обычным электромобилям и гибридам.

Преимущества автомобилей на солнечных батареях

Солнечные автомобили обладают рядом потенциальных преимуществ по сравнению с традиционными транспортными средствами:

• Экологичность — нулевые выбросы вредных веществ при эксплуатации
• Экономичность — бесплатная энергия от солнца снижает затраты на топливо
• Автономность — возможность подзарядки без подключения к электросети
• Бесшумность работы
• Простота конструкции и меньшее количество движущихся частей

Главное преимущество — это возможность получать энергию непосредственно во время движения автомобиля, что теоретически может обеспечить неограниченный запас хода.

Ограничения и недостатки солнечных автомобилей

Несмотря на привлекательность концепции, у солнечных автомобилей есть ряд существенных недостатков:

• Низкая эффективность солнечных панелей (15-20% в среднем)
• Зависимость от погодных условий и времени суток
• Ограниченная площадь поверхности для размещения панелей
• Высокая стоимость производства
• Недостаточная мощность для крупных и тяжелых автомобилей

Эти факторы пока не позволяют солнечным автомобилям на равных конкурировать с обычными электромобилями по запасу хода и динамическим характеристикам.

Перспективные технологии для солнечных автомобилей

Для преодоления текущих ограничений ведутся разработки в следующих направлениях:

• Повышение эффективности фотоэлементов (теоретический предел около 40%)
• Создание легких и гибких солнечных панелей для лучшей интеграции в кузов
• Разработка прозрачных солнечных элементов для использования в стеклах
• Улучшение систем накопления энергии (аккумуляторов)
• Оптимизация аэродинамики и снижение веса конструкции

Успехи в этих областях могут значительно повысить эффективность и практичность солнечных автомобилей в будущем.

Примеры перспективных моделей солнечных автомобилей

Некоторые наиболее интересные разработки в сфере солнечных автомобилей:

• Sono Sion — первый массовый солнечный электромобиль, запуск в 2023 году
• Lightyear 0 — премиальный солнечный седан с запасом хода до 725 км
• Aptera — сверхлегкий трехколесный солнечный электромобиль
• Squad Solar City Car — компактный городской электромобиль с солнечной крышей

Эти модели демонстрируют разные подходы к интеграции солнечных технологий в автомобили — от полностью солнечных концепций до гибридных решений.

Будущее солнечных автомобилей: перспективы и прогнозы

Каковы перспективы массового внедрения солнечных автомобилей? Мнения экспертов расходятся:

• Оптимисты считают, что с развитием технологий солнечные автомобили станут практичной альтернативой уже в ближайшие 10-15 лет
• Скептики полагают, что солнечные панели останутся лишь вспомогательным источником энергии для электромобилей

Вероятно, в ближайшем будущем мы увидим постепенное внедрение солнечных элементов в электромобили для увеличения запаса хода. Полностью солнечные автомобили, скорее всего, займут нишу сверхэкономичных городских моделей.

Ключевыми факторами для успеха солнечных автомобилей станут снижение стоимости производства и повышение эффективности солнечных элементов. При благоприятном развитии технологий эта концепция имеет шансы внести значительный вклад в экологически чистый транспорт будущего.

цены, модели, плюсы и минусы

Развитие технологий и борьба за экологическую безопасность нашей планеты, стали катализаторами процесса создания автомобиля, или машины на солнечной энергии, которая работает на солнечных батареях.

Принцип действия

Содержание статьи

Принцип работы автомобиля на солнечных батареях основан на преобразовании солнечной энергии в электрическую, которая является источником питания электрического двигателя на солнечных батареях, устанавливаемого на автомобиле.

Принцип преобразования энергии солнца в электрическую энергию основан на «p-n проводимости», создаваемой в элементах солнечной батареи, изготавливаемой из двух слоев кремния, с добавлением различных веществ.

Процесс образования электрического тока приведен на ниже приведенной схеме: 

1. В верхний слой, при его изготовлении, добавляется фосфор, это «n» слой, а в нижний – бор, это «р» слой. На границе слоев образуется «р-n переход», который определяет «р-n проводимость» фотоэлемента, из определенного количества которых, состоит солнечная батарея.
2. Под воздействием солнечных лучей, в верхнем слое, образуется дополнительное количество отрицательно заряженных электронов, а в нижнем – положительно заряженных («дырок»). Наличие дополнительного количества разно заряженных частиц создает электрическое поле между слоями, образуется разность потенциалов. В этом случае, при наличии нагрузки между электродами, присоединенными к верхнему и нижнему слоям, в цепи протекает электрический ток, при этом отрицательно заряженные частицы движутся вверх, а положительно заряженные – вниз.

Если в качестве нагрузки подключить электрический двигатель, с установкой дополнительных электронных устройств, обеспечивающих нормальный режим работы в различных режимах эксплуатации и определенного количества аккумуляторов, отвечающих за запас электрической мощности, то подобная схема, может служить приводом для механической передачи, в том числе и для передвижения автомобиля.

Автомобиль на солнечных батареях как изобретение ХХ века

История создания автомобилей, работающих на солнечных батареях, начала свое начало в середине ХХ века в США, однако в связи с тем, что технологии того времени не позволяли изготовить мощную солнечную батарею не больших размеров, и выпускаемые аккумуляторы не были энергоемкими, то и развитие этой отрасли автомобилестроения было приостановлено. Лишь в 90-е годы, к этой теме вернулись и работы продолжились.

Увеличение КПД солнечных батарей позволило увеличить количество вырабатываемого ими электричества, а энергоемкие аккумуляторы нового поколения, позволили создавать необходимый запас энергии, при перемещении на дальние расстояния.

Применение новых материалов, при изготовлении кузова, новых систем трансмиссии и типов электродвигателей, также отразились на развитии данного типа автомобилей. Сейчас элементы кузова изготавливаются из прочного и легкого пластика, в трансмиссии используются детали с наименьшим уровнем сопротивления качению, а в качестве двигателей применяют устройства бесколлекторного типа использующие в своей конструкции полюса из редкоземельных магнитных материалов.

Еще одним из изобретений, которое стало использоваться на солнце автомобилях, стали мотор-колеса. В этом случае электрический двигатель расположен на каждом из ведущих колес автомобиля, что позволяет увеличить общий КПД передаточного механизма.

На увеличение мощности устанавливаемой на автомобиль солнечной батареи, повлияло и то, что подобные устройства теперь можно выпускать гибкими, следовательно, размещать на всех элементах кузова, что увеличивает площадь поглощающую солнечную энергию.

Популярные модели

Производством моделей автомобилей, использующих в качестве источника энергии солнечную батарею, занимаются все ведущие автомобильные бренды. Наиболее известные из них, это:

• Модель «Ecletic», разработки специалистов компании Venturi (Франция), оснащена силовой установкой, мощностью 22,0 л/с, запасом хода в 50,0 км и может развивать скорость 50,0 км/час.

• Модель «Astrolab», также является разработкой французских инженеров и дизайнеров компании Venturi.

Это серийная модель, мощностью 16,0 кВт и запасом хода – 110,0 км. Максимальная скорость, данной модели – 120,0 км/час. Корпус изготовлен из прочного пластика, масса автомобиля – до 300,0 кг.

• Голландские инженеры и дизайнеры из Технологического университета (г. Эйндховен), разработали и создали модель «Stella», являющуюся по сути, семейным автомобилем.

Корпус изготовлен из углерода и алюминия, автомобиль оснащен сенсорным экраном и мощной солнечной батарей, вырабатывающей количество электрической энергии, превышающее требуемое, для обеспечения зарядки энергоемких аккумуляторов. Запас хода составляет 600,0 км.

• Инженеры швейцарской компании Green GT, разработали модель «Solar World GT», мощностью до 400,0 л/сил.

Максимальная скорость данной модели – до 275,0 км/час, а время разгона до 100,0 км/час, составляет 4,0 секунды.

• В России, специалисты Санкт-Петербургского политехнического университета, успешно занимаются разработкой отечественного солнечного автомобиля.

Кузов выполнен из композитных материалов в форме катамарана, общий вес автомобиля менее 200,0 кг. Ожидается, что скорость автомобиля будет достигать 150,0 км/час.

• Японский кар «Tokai Challenger 2», победил в гонках в 2011 году, ежегодно проводимых в Австралии.

На модели установлены солнечные панели разработки компании Panasonic. Корпус выполнен из углеродистого пластика, его вес составляет 140,0 кг. Максимальная скорость – 160,0 км/час.

Средние цены

В связи с тем, что автомобили, работающие на солнечных батареях, являются штучным товаром и не поставлены на поточное производство, то и их стоимость, достаточно высока.

Производители не любят давать информацию о своих разработках, поэтому на выше приведенные модели нет информации о их цене и себестоимости.

Тем не менее, стоимость моделей, уже запущенных в серию, известна, так в соответствии с данными компаний Venturi (Франция), стоимость модели «Astrolab» составляет 92000,00 евро.

Плюсы и минусы

Автомобили, работающие на солнечных батареях, обладают целым рядом преимуществ, перед традиционными двигателями внутреннего сгорания, это:

1. Отсутствие вредных выбросов обуславливает экологическую безопасность подобного транспорта.
2. Неограниченный запас источника энергии, которым является солнце.
3. Нет необходимости в строительстве заправочных станций и станций подзарядки, как в случае с электромобилями.
4. Продолжительные сроки эксплуатации.
5. Бесплатность энергии, обеспечивающей работу автомобиля.

Недостатки, как не странно, созвучны достоинствам данного типа автомашин, и это не позволяет данным аппаратам более широко войти в повседневную жизнь, это:

1. Применение новых технологий и изготовление в штучном производстве, увеличивает стоимость подобных механизмов.
2. Запас хода и скорость движения ниже, чем у автомобилей с двигателями внутреннего сгорания.
3. Отсутствие ремонтных сетей и служб автосервиса, работающего в данном сегменте автотранспорта, усложняют процесс его эксплуатации.

Как сделать своими руками

Умея работать с ручным инструментом, имея знания в электротехнике и механике, а также имея желание и свободное время, можно изготовить своими руками, достаточно сложное механическое транспортное средство, каким является солнечный автомобиль.

Начать необходимо с того, что нужно понять, как устроен подобный автомобиль, и как осуществляется его работа. Работа подобных устройств, отражена на ниже приведенной схеме.

Энергия солнца поглощается и преобразуется в электрическую энергию в солнечном коллекторе (батарее), который устанавливается на корпусе транспортного средства (автомобиля), и накапливается в аккумуляторе.

Посредством установки электронного блока управления, осуществляется контроль за расходом накопленной электрической энергии и зарядом аккумулятора, а также током потребления электрического двигателя, преобразующим электрическую энергию в его вращательное движение, которое в свою очередь, посредством механической передачи, передается на колеса транспортного средства.

Как видно из приведенной схемы, основные электрические элементы и механическую часть конструируемого автомобиля, лучше всего использовать заводского производства. Корпус же, может быть различным, главное условие для него, это прочность конструкции и малый вес.

Габаритные размеры корпуса создаваемого автомобиля зависят от размера механических узлов, а также размера солнечной батареи, которую планируется разместить снаружи.

Мощность солнечной панели должна соответствовать техническим характеристикам электронного блока и аккумуляторов, устанавливаемых на модели, а они, в свою очередь, должны быть увязаны с характеристиками электрического двигателя.

Гонки на солнцемобилях

Появление различных моделей солнечных автомобилей, выпускаемых крупными автопроизводителями и производимые индивидуальными изобретателями, привело к тому, что появился новый вид спорта – брейнспорт или гонки на солнцемобилях.

Данные соревнования проводятся в разных странах, но наиболее известные проходят в Австралии между городами Дарвин и Аделаида. Протяженность участка 3000,0 км.

Участие в подобных соревнованиях позволяет автомобильным компаниям тестировать свои новые технические разработки в экстремальных условиях, что в свою очередь служит развитием солнечного автомобиле строения.

Есть ли будущее у таких автомобилей?

В настоящее время, транспортные средства, использующие в качестве энергии солнечные лучи, не получили широкого распространения в нашей жизни. Это обусловлено высокой стоимостью их производства, низким КПД солнечных панелей, а также необходимостью установки энергоемких аккумуляторов, являющихся накопителями электрической энергии.

Тем не менее, появление новых технологий в производстве материалов, производство гибких солнечных панелей и аккумуляторов, обладающих значительной емкостью, при этом имеющих небольшие геометрические размеры, позволило создавать новые модели подобных транспортных средств.

Одним из важных факторов, свидетельствующих о том, что будущее у солнечных автомобилей есть, и оно приведет к увеличению таких моделей, является то, что энергия солнца, это возобновляемый и неисчерпаемый источник энергии, при использовании которого нет вредных выбросов в атмосферу, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду.

alter220.ru

новая волна из Китая — Авторевю

Hanergy — это китайский энергетический холдинг, который занимается производством и установкой экологически чистых электростанций, работающих от возобновляемых источников энергии: воды, ветра или солнца. Компания существует с 1994 года, имеет множество филиалов и партнеров по всему миру, а ее штат превышает 15 тысяч сотрудников. В прошлом году у Hanergy появились интересы и в автомобильной сфере. Точнее, в электромобильной. Прошлой осенью компания представила первый прототип электромобиля на солнечных батареях, а теперь в Китае прошла масштабная презентация сразу четырех концепт-каров.

Прототип Hanergy 2015 года

Все они построены на оригинальной модульной платформе, которая предусматривает разные типы привода (в зависимости от компоновки кузова и предназначения машины электромотор можно установить на любой оси). Литий-ионный тяговый аккумулятор располагается между осями под полом салона, а на поверхности кузова находятся современные тонкопленочные солнечные батареи. По сравнению с традиционными кристаллическими они легче, имеют повышенный КПД, лучше работают в пасмурную погоду и при загрязнении, а из-за гибкой конструкции их проще интегрировать в кузов автомобиля. А самый существенный недостаток — цена. Четыре машины как раз призваны продемонстрировать широкие возможности этих технологии.

Hanergy Solar O — это однообъемный сити-кар, созданный по более-менее традиционным лекалам. Солнечные батареи встроены в крышу, передок и подъемные двери, а в багажнике могут поместиться два электроскутера.

Hanergy Solar O

Необычная форма кузова и в первую очередь крыши концепта Solar A продиктована желанием максимально увеличить горизонтальную площадь солнечных батарей. По задумке у хэтчбека массой 1,2 т вдобавок есть раскладные панели, поэтому на парковке общая площадь солнечной батареи достигает 7,5 квадратных метра.

Hanergy Solar A

Но это еще ерунда. Минивэн Solar L в длину достигает шести метров, как Rolls-Royce Phantom! У него огромный покатый хвост, а площадь солнечных элементов — почти десять квадратных метров! При этом заявленная масса машины — всего 700 кг.

Hanergy Solar L

Ну а Hanergy Solar R — это электрический спорткар. Грозного вида купе имеет солнечные батареи на крыше, капоте, дверях, а также вместо заднего стекла. Увы, динамические характеристики машин пока не сообщаются.

Hanergy Solar R

По заверениям разработчиков, за 5—6 часов солнечные батареи могут выработать энергию, которой хватит для того, чтобы электромобиль мог проехать около 80 км. Для городских поездок по маршруту дом—работа—магазин—дом этого достаточно. При этом система управления на основании прогнозов погоды подскажет, когда лучше заряжать машину и сколько времени займет восполнение заряда для требуемого пробега. А если энергии солнца недостаточно, то запасы электричества можно пополнить от розетки. Полной емкости аккумулятора должно хватить на 350 км пробега.

В Hanergy уверяют, что нынешние технологии изготовления тонкопленочных солнечных батарей позволяют иметь коэффициент фотоэлектрического преобразования до 31,6%, хотя в среднем по отрасли этот показатель составляет около 20%. А в планах — увеличение коэффициента до 42% к 2025 году. В разработке находятся и прозрачные солнечные батареи, которые можно будет «наклеивать» на стекла, заметно увеличивая общую площадь фотоэлементов.

Компания намерена начать производство электромобилей на солнечных батареях в 2020 году. Но не исключено, что весь этот автомобильный проект сделан лишь в рекламных целях, чтобы привлечь внимание публики. Ведь помимо энергетических проектов широкую известность компании Hanergy принес еще и крупный финансовый скандал: прошлой весной после долгих махинаций акции одного из подразделений холдинга (Hanergy Thin Film Power) на Гонконгской бирже за 24 минуты подешевели почти вдвое, разом снизив капитализацию на 19 миллиардов долларов! Какие уж тут электромобили.

autoreview.ru

Да будет свет! Автомобили Hyundai и Kia оснастят солнечными батареями

Уже со следующего года Hyundai Motor Group начнет в массовом порядке оснащать свои модели солнечными панелями. С их помощью компания хочет добиться лучших экологических показателей.

Производители премиальных и просто дорогих автомобилей уже давно встраивают солнечные панели в сдвижные люки – «халявная» электроэнергия позволяет, например, проветривать и охлаждать салон, пока машина стоит на парковке. В сегменте массовых автомобилей солнечные батареи пока редкость, но Hyundai Motor Group обещает сделать их привычным явлением: уже в следующем панорамные крыши со встроенной солнечной батареей войдут в оснащение гибридных автомобилей Hyundai и Kia, а чуть позже солнечными панелями снабдят модели с двигателями внутреннего сгорания и электрическими силовыми установками, причем последние получат наиболее продвинутые системы: солнечные панели встроят не только в крышу, но и в капот.

Солнечные панели понадобились корейцам как способ дополнительно уменьшить количество вредных выбросов в атмосферу. Во многих странах, в том числе в самой Южной Корее, власти планомерно затягивают экологическую удавку и заставляют производителей идти на дополнительные расходы ради снижения выбросов СО₂, окислов азота и других веществ, отравляющих природу и человека. Кто-то ради этого снабжает свои машины низковольтным гибридным довеском (например, VW, Daimler, Renault-Nissan, Suzuki), а Hyundai решила сделать ставку на солнечные батареи.

Сейчас корейцы разрабатывают технологию массового производства солнечных панелей, позволяющую снизить их себестоимость. Пройдут годы, и рядовые Hyundai Solaris и Kia Rio будут экономить топливо с помощью солнечной энергии, но первыми солнечные батареи получат всё-таки довольно дорогие гибридные модели. По расчётам разработчиков, в ясный летний день тяговые АКБ гибридов можно за день зарядить на 30-60% только за счёт естественного света. Что до традиционных моделей с ДВС, то им солнечная энергия позволит снизить нагрузку на генератор, и расход топлива таким образом хоть немного, но снизится. А в электромобилях солнечные панели обеспечат дополнительные несколько десятков километров запаса хода.

Первые серийные модели, снабженные солнечными батареями, Hyundai Motor Group представит уже в следующем году, но поскольку это будут гибриды, которые в России вряд ли появятся, то нам этой новой технологии придётся подождать подольше – вероятно, до следующего десятилетия.

www.kolesa.ru