Машины на солнечных батареях фото. Солнечные автомобили: перспективная технология или тупиковая ветвь развития?

Как работают автомобили на солнечных батареях. Почему солнечные автомобили до сих пор не стали массовыми. Какие перспективы у солнечных автомобилей в будущем. Сможет ли солнечная энергия полностью заменить топливо в автомобилях.

История развития солнечных автомобилей

Идея использовать энергию солнца для передвижения автомобилей появилась еще в середине XX века. Первый солнечный автомобиль был создан в 1955 году компанией General Motors. Это была миниатюрная модель длиной всего 38 см, оснащенная 12 фотоэлементами на крыше.

Почему же первые солнечные автомобили были такими маленькими? Дело в том, что технологии того времени не позволяли создать достаточно мощные и емкие аккумуляторы. Солнечные панели вырабатывали слишком мало энергии для полноразмерного автомобиля.

Настоящий прорыв в развитии солнечных автомобилей произошел только в 1980-х годах. Появились более эффективные солнечные панели и аккумуляторы. В 1982 году австралийский автомобиль The Quiet Achiever совершил первый в истории дальний пробег на солнечной энергии, преодолев 4000 км от западного до восточного побережья Австралии.

С тех пор регулярно проводятся гонки солнечных автомобилей, самая известная из которых — World Solar Challenge в Австралии. Это соревнование стимулирует развитие технологий и позволяет испытать новые решения.

Принцип работы солнечного автомобиля

Как же работает автомобиль на солнечных батареях? Основные компоненты такого автомобиля:

• Солнечные панели, интегрированные в кузов
• Аккумуляторные батареи для хранения энергии
• Электродвигатель
• Инвертор для преобразования постоянного тока в переменный
• Контроллер для управления всеми системами

Солнечные панели преобразуют энергию солнечного света в электричество. Оно накапливается в аккумуляторах и используется для питания электродвигателя. Инвертор преобразует постоянный ток от панелей и батарей в переменный для двигателя. Контроллер оптимизирует работу всех систем.

Какой запас хода у солнечного автомобиля? Это зависит от многих факторов:

• Эффективность солнечных панелей
• Площадь панелей
• Емкость аккумуляторов
• Погодные условия
• Скорость движения

Современные солнечные автомобили могут проезжать от 100 до 250 км в день только за счет энергии солнца. При наличии емких аккумуляторов запас хода увеличивается до 500-1000 км.

Преимущества и недостатки солнечных автомобилей

Солнечные автомобили имеют ряд важных преимуществ:

• Экологичность — нулевые выбросы CO2
• Низкая стоимость эксплуатации
• Бесшумность
• Простота конструкции
• Возможность подзарядки в любом месте

Однако есть и существенные недостатки:

• Высокая стоимость производства
• Ограниченный запас хода
• Зависимость от погодных условий
• Невысокая мощность и скорость
• Необходимость большой площади для панелей

Именно эти недостатки пока не позволяют солнечным автомобилям стать массовыми. Но технологии постоянно совершенствуются.

Современные разработки солнечных автомобилей

Какие интересные проекты солнечных автомобилей существуют сегодня? Рассмотрим несколько примеров:

Sono Sion

Немецкий стартап Sono Motors разрабатывает первый в мире серийный солнечный электромобиль Sion. Его особенности:

• 248 солнечных элементов по всему кузову
• Дополнительный пробег 34 км в день от солнца
• Запас хода 250 км от аккумулятора
• Цена около 25 000 евро

Начало производства Sono Sion запланировано на 2023 год.

Lightyear One

Нидерландская компания Lightyear создала элегантный солнечный седан премиум-класса:

• Запас хода 725 км
• До 70 км дополнительного пробега от солнца в день
• Разгон до 100 км/ч за 10 секунд
• Цена от 150 000 евро

Первые поставки Lightyear One начались в 2022 году.

Aptera

Американский стартап Aptera разработал футуристичный трехколесный солнцемобиль:

• Запас хода до 1600 км
• Разгон до 100 км/ч за 3,5 секунды
• Солнечные панели обеспечивают до 70 км пробега в день
• Цена от 25 900 долларов

Компания планирует начать производство в 2023 году.

Перспективы развития солнечных автомобилей

Смогут ли солнечные автомобили стать массовыми в будущем? Эксперты выделяют несколько ключевых факторов:

Повышение эффективности солнечных панелей

Современные панели преобразуют в электричество около 20-25% солнечной энергии. Теоретический предел — 33,7%. Ученые работают над новыми материалами, которые позволят приблизиться к этому пределу.

Снижение стоимости производства

По мере развития технологий и увеличения масштабов производства стоимость солнечных панелей и аккумуляторов снижается. Это делает солнечные автомобили более доступными.

Развитие инфраструктуры

Для массового распространения солнечных автомобилей необходима сеть зарядных станций и сервисных центров. Многие страны активно развивают такую инфраструктуру.

Государственная поддержка

Правительства многих стран стимулируют переход на экологичный транспорт через субсидии и налоговые льготы. Это ускоряет развитие солнечных технологий.

Будущее солнечных автомобилей

Смогут ли солнечные автомобили полностью заменить традиционные? Эксперты считают, что в ближайшие десятилетия это маловероятно. Солнечные технологии будут скорее дополнять, а не заменять другие источники энергии.

Наиболее перспективные направления развития:

• Гибридные солнечно-электрические автомобили
• Использование солнечных панелей на крышах электромобилей для увеличения запаса хода
• Солнечные грузовики и автобусы для городских перевозок
• Автономные солнечные шаттлы для коротких поездок

Солнечные технологии будут играть важную роль в декарбонизации транспорта. Но для полного перехода на солнечную энергию потребуются революционные открытия в области фотоэлектрических материалов и накопителей энергии.

Заключение

Солнечные автомобили прошли долгий путь развития от первых прототипов до современных концептов. Хотя они пока не могут полностью заменить традиционный транспорт, технологии постоянно совершенствуются.

Основные преимущества солнечных автомобилей — экологичность и низкая стоимость эксплуатации. Главные недостатки — высокая цена и зависимость от погоды. По мере развития технологий эти недостатки будут преодолеваться.

В ближайшие годы мы увидим все больше гибридных и полностью солнечных моделей на дорогах. Солнечная энергия станет важным дополнением к электрическим силовым установкам. Это приблизит нас к созданию действительно экологичного транспорта будущего.

Машины на солнечных батареях – тупиковая ветвь или будущее автомобилестроения?

Развитие и вероятные перспективы производства автомобилей на солнечных батареях – особенности таких машин. Видео о коммерческом авто на солнечной энергии.

31 августа 1955 года небольшой автомобиль – всего 15 дюймов (38 см) в длину – стал главной достопримечательностью автошоу General Motors Powerama в Чикаго. Это была не игрушка, а первый в истории автомобиль на солнечной энергии. Точнее, футуристическая миниатюра, в которой была предпринята попытка заложить основу будущего, где автомобили будут работать за счет чистого, неисчерпаемого источника энергии – солнца.

Идея о том, что автомобили могут функционировать исключительно на солнечной энергии, набирает обороты в наши дни, когда борьба с климатическим кризисом стоит первым пунктом на повестке дня. Одним из её основных направлений является переосмысление того, как люди передвигаются. Итак, 65 лет спустя, почему автомобильный рынок не полон альтернативного транспорта на солнечной энергии?

Десятилетия эволюции

Первая модель «солнечного автомобиля» не была легковой машиной по общепринятым меркам – всего лишь образцом. Детище Уильяма Г. Кобба, сотрудника General Motors, получило название Sunmobile и демонстрировало 12 фотоэлементов, прикрепленных к крыше и вырабатывающих энергию, необходимую для передвижения маленького транспортного средства. Реализовать эту концепцию в жизни было невозможно, потому что максимальной мощности, производимой солнечными панелями, было недостаточно для работы любого из автомобилей той эпохи, но Sunmobile нарисовал картину того, куда может двигаться автомобильная промышленность. Это был первый из многих прототипов.

Первая «солнечная» модель в натуральную величину появилась несколько лет спустя – в 1960-м. Американская компания International Rectifier преобразовала Baker Electric 1912 года выпуска в автомобиль на солнечной энергии, способный разгоняться до 20 км/ч и двигаться три часа.

Bluebird, построенный Эдом Пассенери в 1977-м, многие считают первым настоящим солнечным транспортным средством. У экспериментальной модели было три колеса, и она могла двигаться за счет энергии, создаваемой фотоэлектрическими элементами, без использования батареи.

В 1982 году The Quiet Achiever стал первым автомобилем на солнечных батареях, способным преодолевать большие расстояния. Он проехал 2485 миль (4000 км), путешествуя от западного побережья Австралии до восточного, на что ушло чуть меньше 20 дней.

1980-е годы ознаменовались главным испытанием транспортных средств на солнечной энергии – гонками. В 1985 году в Швейцарии были проведены первые официальные соревнования автомобилей на солнечных батареях: Tour de Sol.

Самую известную гонку на сегодняшний день – World Solar Challenge – впервые провели в 1987-м. Теперь это мероприятие проводится раз в два года, а главными участниками являются университетские и корпоративные команды. Между собой состязаются солнечные автомобили, покрытые энергетическими панелями (обычно это один квадрат) и двигающиеся на 3-4 миниатюрных колесах. Они больше похожи на бобслейные, чем на легковые, но это чудо современной инженерии способно развивать скорость свыше 80 км/ч при меньшем потреблении энергии, чем фен. Такая техника далека от работоспособного аналога современных автомобилей, но позволяет анализировать и совершенствовать технологии.

Подобный конкурс регулярно проводится и в Австралии, собирая более 50 международных команд из десятков стран. Но за пределами гоночного мира фотоэлектрические элементы пока не получили широкого распространения на авторынке.

Основными препятствиями являются:

• непомерно высокие затраты, связанные с внедрением технологии;
• пространство, ограничивающее количество размещенных на автомобиле панелей;
• расстояние, которое автомобиль способен проехать;
• скорость, которую он может развить.

Проекты и перспективы

Существует ряд инициатив по созданию транспортных средств на солнечной энергии, которые пытались открыть дверь потребителю. Одна из самых обсуждаемых – Lightyear One, электромобиль на солнечных батареях дальнего действия (725 км WLTP), не зависящий от сети. Он использует фотоэлектрические элементы, способные, по словам его создателей, дать на 20 процентов больше энергии, чем традиционные, и работающие независимо, даже когда некоторые из них находятся в тени. С ценой в 150 000 евро это неприемлемый вариант для большинства автолюбителей, но идея имеет интересные перспективы.

Еще один подобный автомобиль – Sono Sion. Он использует 248 солнечных элементов, разбросанных по всему «телу», что обеспечивает дополнительную дальность действия 21 милю (34 км) впридачу к 155 милям (250 км), которые он может пробежать от аккумулятора. Обеспечена полная автономность машины на небольших расстояниях. Цена – 25 500 евро.

Многие жизнеспособные проекты застопорились из-за финансовых трудностей. Один из таких случаев – спроектированный в Испании двухместный автомобиль, созданный для городских путешествий. Цена доступная – 5000 евро, но команда, стоящая за проектом, недавно объявила, что прекращает реализацию инициативы из-за отсутствия финансирования для производства первых единиц.

Почему солнечная энергия лучше электрической

Частные автомобили создают до 73 процентов выбросов в окружающую среду. Продвижение электромобилей в массы уменьшит загрязнение, но не устранит его. Электростанции, энергетические линии, зарядные коммуникации – всё это наносит вред природе, скрывшись от глаз обычных пользователей. Транспортное средство, полностью работающее на солнечной энергии, будет гарантированно чистым, не источая, как и электромобили, опасных выхлопных газов.

Хотя реальность доступного массового солнцемобиля остается мечтой, солнечная энергия может помочь и другими способами. Например, когда автомобили не оснащены солнечными панелями, но питаются от электричества, вырабатываемого внешними батареями, расположенными на крыше дома, гаража и т.д.

Существует также возможность (уже проверенная на различных коммерческих моделях) размещения солнечных панелей на крышах машин в качестве дополнительного источника энергии, который предназначен не для фактического перемещения автомобиля, а для других целей – например, питания кондиционера.

Солнечные гибриды

В настоящее время нет серийных автомобилей, полностью работающих на солнечной энергии. Однако появился ряд гибридов, добавляющих солнечные технологии к электрическим. Машины, подобные Sono Motors Sion, Lightyear One и Toyota Solar Prius, мы увидим на дорогах в ближайшие несколько лет.

Sono Motors – немецкий стартап по производству электромобилей. Sion будет, по сути, самозаряжающимся электромобилем со встроенными солнечными панелями, способными подпитывать машину, даже если она не подключена к электросети. Одна из наиболее интересных особенностей – система очистки воздуха: пряди островного мха, интегрированные в приборную панель, фильтруют воздух, регулируют температуру и влажность.

Lightyear One, представленный в 2019-м и разработанный командой студентов-инженеров, выигравших гонки World Solar Challenge в 2013, 2015 и 2017 годах, – тоже гибридный электромобиль с солнечными батареями. Ожидается, что базовая «дальность полёта» машины составит 725 км, а каждый час, проведенный на солнце, увеличит запас хода примерно на 12 км. Автомобиль определенно роскошный. Запуск запланирован на 2021 год.

Третий пионер – Toyota Solar Prius. Текущий Prius уже предлагает солнечные панели в качестве опции, но новый Solar обзаведется уникальными солнечными батареями – ультратонкими панелями, разработанными Sharp и обычно используемыми на спутниках. Ожидается, что они обеспечат гораздо более высокую эффективность, чем кремниевые элементы, лежащие в основе наиболее доступных видов солнечных энергосистем, и увеличат запас хода на 56 км.

Есть ли шанс у «солнцемобилей»

Насколько работоспособными будут такие машины, трудно сказать до тех пор, пока они не испытаны жизнью. Наука редко прямо говорит «нет», но в данном случае призывает к осторожности. По оценкам экспертов, даже самых энергоэффективных солнечных панелей будет недостаточно для автомобиля с дальностью хода, сопоставимой с современными электромобилями – если не ждать несколько дней, пока машина зарядится естественным путем. Это связано с данными о том, сколько энергии могут собирать солнечные панели.

На каждый квадратный метр Земли в течение дня приходится примерно 1 киловатт солнечной энергии (фактическое количество варьируется от места к месту – от 0,2 кВт в Норвегии до 2 кВт – в Саудовской Аравии). Это означает, что гипотетически даже сверхэффективная солнечная панель, захватывающая 100 процентов солнечной энергии, может собирать только 1 киловатт-час на квадратный метр за каждый час солнечного света.

Tesla Model 3 проезжает чуть меньше 7 км на каждый киловатт-час. Предполагая, что наша солнечная машина имеет такую же энергоэффективность, с четырьмя квадратными метрами невероятно продуктивных солнечных панелей (количество, которое Sono Motors планирует разместить на Sono) ей потребуется свыше 6 часов непрерывной зарядки, чтобы проехать 160 км. Вернувшись к реальной эффективности (менее 25%), мы поймем, что для получения столь большого объема энергии машине понадобится 26 часов нахождения на солнце.

В этом могут помочь тонкопленочные элементы с использованием перовскитов. Перовскиты – это кристаллы, названные в честь русского знатока минералов Льва Перовского. Они не требуют больших затрат на добычу, а панели на их основе обладают рядом важных преимуществ по сравнению с обычными фотоэлектрическими аналогами на базе кремния. Они могут быть тоньше обычного листа бумаги, поглощают свет с более широким диапазоном длины волн, производя больше электроэнергии при той же интенсивности солнечного излучения, и лучше работают в тени и в пасмурные дни.

Но есть и другие негативные факторы. К примеру, эффективность солнечных панелей снижается, если они не выровнены идеально к солнцу. А что делать в регионах с постоянной облачностью, частыми дождями и снегом? Также есть грязь, пыль, повреждения от камней на шоссе, существенно уменьшающие количество собираемой энергии.

Будущее «солнцемобилей»

Все это не делает невозможным использование солнечных батарей, но пока это не слишком практично. Крупный транспорт вроде автобусов и поездов может выиграть из-за большей площади «рабочей» поверхности, но пока не будут достигнуты значительные успехи в технологии солнечных панелей, полностью работающие от солнца легковые автомобили вряд ли получат путевку в жизнь.

Инженеры сейчас больше озабочены тем, как интегрировать солнечную энергию в электромобили, чтобы сделать их более эффективными. Tesla, к примеру, планирует использовать «солнечное стекло», превращающее люк на крыше в прозрачную солнечную батарею. Некоторые современные продукты Tesla поставляются с солнечными панелями, которые можно хранить в багажнике и разворачивать над крышей. Это вдохновило многих производителей начать разработку собственных электромобилей, использующих солнечные батареи для расширения возможностей.

Вдохновляет то, что затраты в «солнечной отрасли» падают. Международное энергетическое агентство (МЭА) недавно опубликовало ежегодный отчет, где впервые отмечено, что солнечная энергия является самым дешевым источником электроэнергии для большинства стран мира. И в автомобильной отрасли будут активно использовать эти возможности.

Заключение

Солнечные панели на автомобилях пока не получили широкого распространения. Их недостаточно, чтобы стать единственным источником энергии, но он чище и экономнее других. Вероятно, мы нескоро увидим на дороге машины, работающие на одной солнечной энергии, но идея определенно кажется разумной.

Транспорт – едва ли не главное орудие убийства планеты как по ресурсам, которые он сжигает, так и по выбросам в окружающую среду. Поэтому естественно, что и потребители, и производители ищут более чистые и экономичные решения для транспортировки, и фотоэлектрические панели непременно сыграют в этом свою роль.

Видео о коммерческом авто на солнечной энергии:

Развитие и вероятные перспективы производства автомобилей на солнечных батареях – особенности таких машин. Видео о коммерческом авто на солнечной энергии.

||list|

1. Десятилетия эволюции
2. Проекты и перспективы
3. Почему солнечная энергия лучше электрической
4. Солнечные гибриды
5. Есть ли шанс у «солнцемобилей»
6. Будущее «солнцемобилей»
7. Видео о коммерческом авто на солнечной энергии

Автомобили на солнечных батареях — какие существуют, плюсы и минусы

Развитие прогресса и сохранение экологии стали основными катализаторами изобретения автомобилей на солнечной энергии. Они имеют плюсы и минусы, но на практике пока не получили распространения, чему есть ряд причин.

Общие характеристики

Принцип функционирования основан на преобразовании солнечной энергии в электрическую. Последняя становится источником питания для электромотора, установленного на авто. Если подсоединить такой двигатель, вспомогательные электронные устройства, отвечающие за полноценную работу в разных режимах езды и определенное число аккумуляторов, обеспечивающих запас мощности — эта приблизит машину к обычной.

Первый автомобиль базирующийся на солнечных батарейках был создан в середине двадцатого столетия. Произошло это событие в США. Но в те времена не существовало технологий для создания мощных аккумуляторов. Выпускаемые батареи имели низкую емкость, что приостановило развитие данной сферы.

В 90-е годы прошлого века появились новые попытки конструирования «солнечных» автомобилей. Благодаря увеличению КПД аккумуляторов изобретателям удалось существенно повысить объем вырабатываемой энергии. Энергоемкие батареи могут создавать нужный запас питания двигателя для езды на достаточно продолжительные расстояния.

Положительное воздействие оказало использование инновационных материалов для создания кузовов, улучшенных трансмиссий, электрических силовых агрегатов. Кузова производятся из прочных легких пластиковых элементов. В составе трансмиссии установлены детали, имеющие наименьшую степень сопротивления качению.

Вместо обычных электрических моторов применяются двигатели бесколлекторного типа. В составе имеются полюса, выполненные из редкоземельных магнитных сплавов. Некоторые производители устанавливают мотор-колеса – силовые агрегаты, размещенные на ведущих колесах. Подобная схема в разы увеличивает КПД у передаточного механизма.

Запас мощности солнечной энергии в совокупности увеличился за счет выпуска гибких аккумуляторов. Теперь они могут монтироваться на любом элементе кузова.

Какие существуют солнцемобили

Практически каждая ведущая компания, выпускающая автомобильную технику, ведет разработки по изобретению идеального солнцемобиля. Наиболее известными являются детища.

Venturi

Авто этой французской компании Ecletic имеет мощность в 22 л.с. Оно способно преодолевать без подзарядки порядка 50 км со скоростью, не превышающей 50 км/ч. Здесь используется резервный источник питания, представляющий собой генератор ветра. Кроме того, машина может заряжаться от сети. Другим ее изобретением является авто Astrolab. У этой модели мощность достигает 16 кВт, а скорость – 120 км/ч. Ее вес составляет 300 кг, а аккумулятор размещен на крыше.

Университета г. Эйндхоен

Местные инженеры создали футуристичный семейный автомобиль Stella. Его запас хода составляет 600 км. Элементы корпуса тут выполнены из алюминия.

Green GT

Швейцарцы внесли свою лепту в прогресс. Их изобретение Solar World GT имеет мощность в 400 лошадиных сил. Машина способна набирать разгон до 275 км/ч.

Производством солнцемобилей занимаются и на территории РФ. В СПб создан аппарат весом в 200 кг, что обусловлено применением легкого композита для конструирования кузова. Внешне модель напоминает катамаран и характеризуется возможностью набирать скорость до 150 км/ч.

Лидерами отрасли являются японцы. Их машина на солнечных батареях Tokai Challenger 2 одержала победу на гонках в 2011 году. Ее корпус состоит из углепластика. Масса авто составляет всего 140 кг, а скорость достигает – 160 км/ч. Оно оснащается батареями знаменитой компании Panasonic.

Плюсы и минусы

Машины, функционирующие на солнечной энергии, наделены положительными характеристиками:

• экологическая безопасность и отсутствие ограничений в запасе источника питания;
• компактные габариты, продолжительный срок службы;
• отсутствие необходимости в заправке на специальных станциях;
• низкие расходы на эксплуатацию (бесплатная заправка).

Не обходится и без недостатков, которые перевешивают достоинства. Сюда входят большая стоимость и невозможность запуска массового производства, сниженные показатели мощности и скорости, по сравнению с обычными авто. В мире пока нет мастерских для обслуживания подобных машин.

Солнечные электромобили на практике

Указанные машины не получили применения на практике. Этому мешает стоимость авто и низкий КПД солнечных аккумуляторов. Далеко не каждый автолюбитель готов выложить пару миллионов долларов за автомобиль, имеющий недостатки.

Развитие новых технологий способствует усовершенствованию солнцемобилей. Они уже стали компактными и легкими. Для их оснащения начали применяться гибкие солнечные панели. Некая венесуэльская компания обещает выпускать легковые и грузовые модели с малой грузоподъемностью, работающие на солнечной тяге. Пока это только обещания, но эксперты уверены в будущем этих машин.

Энергия солнца – неисчерпаемый и возобновляемый источник, который при правильном использовании открывает человечеству безграничные возможности.

Анонсирован электромобиль на солнечных батареях, который не нуждается в зарядке

Американский автомобильный стартап Aptera анонсировал электромобиль, который питается от солнечной энергии и не нуждается в специальной зарядке. Обещано, что машина в максимальной комплектации сможет проехать до 1 600 км на полностью заряженном аккумуляторе.

Источник изображения: The Verge

Трёхколёсный автомобиль вмещает в салон до двух пассажиров с домашним питомцем. Примечательно, что кузов выполнен из композитных материалов — за счёт этого его масса, в зависимости от комплектации, будет составлять от 816 до 998 килограммов. Крыша электромобиля полностью покрыта солнечными батареями, которые, как утверждает производитель, за день могут зарядить аккумулятор примерно на 70 км пробега. Правда есть неприятный нюанс: во время движения подзарядки аккумулятора не происходит.

В базовой конфигурации в электромобиле устанавливается батарея с ёмкостью 25 киловатт-часов — на ней запас хода достигает 400 километров. Мощность двигателя – 134 л. с. С ним автомобиль сможет разогнаться до 100 километров в час за 5,5 секунды.

В семействе также предусматриваются модели с 40 и 60-кВт·ч аккумуляторами с запасом хода 640 и 960 километров соответственно. А в максимальной конфигурации будет установлен аккумулятор ёмкостью 100 киловатт-часов (запас хода до 1600 километров), мотор мощностью 201 л.с. и полный привод.

Автомобиль Aptera имеет сложную обтекаемую форму с коэффициентом аэродинамического сопротивления 0,13. Для сравнения, у Tesla Model 3 это значение составляет 0,23. Стоимость автомобиля начинается от 25 900 долларов и доходит до 46 тысяч. На момент публикации материала открыт предзаказ с возвращаемым депозитом 100 долларов. Поставки ожидаются в 2021 году.

В 2011 году компания уже пыталась вывести на рынок трёхколёсный электромобиль, но в конечном итоге была вынуждена объявить о банкротстве после того, как не смогла получить кредит в размере 150 миллионов долларов. В 2019 году Aptera объявила о поиске инвесторов, и теперь вернулась с новым проектом.

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

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.

Sono Motors Sion — первый в мире электромобиль на солнечных батареях (17 фото + видео) » 24Gadget.Ru :: Гаджеты и технологии

Стартап Sono Motors из Германии официально представил первый в мире бюджетный электромобиль с интегрированными в кузов солнечными панелями. Серийное производство авто состоится уже в 2019 году после проведения окончательных ходовых испытаний.
Корпус небольшого электромобиля Sion покрыт 330 солнечными фотоэлементами, которые, в свою очередь, защищены от пыли, грязи и воды при помощи поликарбонатного защитного слоя. Мощности, вырабатываемой солнечными батареями, достаточно для прохождения автомобилем до 30 км в день. Имеющиеся в комплекте аккумуляторные батареи ёмкостью 14.4 либо 30 кВтч обеспечат ещё 100 или 250 километров дополнительного пробега. Для аккумуляторов доступна быстрая зарядка, которая позволяет за 40 минут подзарядить батареи на 80%. Зарядка бортовых аккумуляторов от собственных солнечных батарей займёт 8 часов и зависит только от солнечной погоды. Мощность двигателя — 80 кВт, а максимальная скорость автомобиля — 140 км/ч. Также Sion способен перевозить на буксире груз до 750 кг.

Sion рассчитан на четырёх человек и имеет 10 дюймовый сенсорный дисплей, предназначенный для управления транспортным средством. Оригинальная идея разработчиков представлена в виде воздушного фильтра для салона, выполненного на основе мха Cladonia rangiferina. Фильтрация при помощи экологически чистого материала позволяет создавать оптимальный уровень влажности в салоне и очищать от 20% проникающей в салон авто пыли.
Первые готовые электрокары Sion на солнечных батареях поступят заказчикам в 2019 году. Появилась информация, что модель с малым аккумулятором имеет небольшой успех на рынке и фирма, скорее всего от неё откажется. Стоимость электромобиля Sion составит 16 тысяч евро без батареи, которая обойдётся ещё в 4 тысячи евро или может быть арендована у Sono Motors.

Источник: inhabitat.com

Автомобиль на солнечных батареях. Виды и устройство. Работа

Каждый день машин становится все больше, что неизменно ведет к уменьшению запасов нефти. К тому же увеличение сжигания топлива ведет к росту числа выхлопных газов и загрязнению окружающей среды. Многие ученые пытаются решить данную проблему самыми разными путями. Однако на данный момент полноценного решения, которое позволило бы забыть данную проблему, пока не найдено. Одним из вариантов решения данной проблемы является создать автомобиль на солнечных батареях.

Разработки этой машины начались в 1950-х годах. Перспективный автомобиль на солнечных батареях появился в 1982 году благодаря изобретателю Хансу Толструпу. На этой машине он сумел проехать по всей Австралии, но на тот момент его максимальная скорость составляла лишь 20 километров в час. Спустя 14 лет были созданы солнечные автомобили, которые могли развивать скорость до 135 километров в час. Такую цифру сумел продемонстрировать автомобиль под наименованием «Dream». Такие автомобили имеют серьезную перспективу, однако на данные момент в серийном производстве их нет. Это связано с целым рядом нерешенных проблем, в числе которых достаточно высокая стоимость машины.

Виды

Автомобиль на солнечных батареях интересен многим автомобильным брендам. И каждый из них пытается реализовать свое видение этих машин. Именно поэтому они сильно отличаются по конструктивному исполнению, внешнему виду и ряду параметров. Тем не менее, у всех этих автомобилей имеются общие закономерности.

Большая часть разработок ведется по следующим направлениям:

• Изготовление смешанных конструкций солнечных машин. Их принцип базируется на том, что в солнечную погоду они работают от солнца, а при плохой погоде они способны подзаряжаться от электрической сети и ездить как обычный электрический автомобиль.
• Разработка транспортных средств, где солнечная энергия применялась бы для обеспечения вспомогательных потребностей, к примеру, для работы навигации, кондиционера и так далее.
• Создание автомобилей, которые работали бы лишь на энергии солнца. На данный момент это только экспериментальные конструкции, которым до серийного производства еще далеко. Вызвано это тем, что для полноценной каждодневной езды нужна большая площадь солнечных панелей, да и солнце светит не всегда.

Среди наиболее известных разработок является автомобиль на солнечных батареях под названием «Astrolab» от Venturi. Данная машина может достигать скорости в 120 километров в час и перемещаться на расстоянии 110 километров. Площадь панелей составляет 3,6 квадратных метров. Его корпус выполнен из пластика, вследствие чего машина весит порядка 300 килограмм. Стоимость этого экземпляра составляет 90 тысяч евро.

Французская машина под названием «Ecletic» способна передвигаться до 50 километров и имеет мощность в 22 лошадиные силы. Ее скорость достигает полсотни километров в час. С целью увеличения хода транспорта предусмотрен ветровой генератор, в том числе подзарядка от электросети.

В Голландии создан автомобиль «Stella», который способен перемещаться на расстоянии до 600 километров в час. Устройство имеет корпус, выполненный из алюминия и углерода, а также мощную батарею.

В Швейцарии создан автомобиль «Solar World GT», который выделяется огромной мощностью в 400 лошадиных сил. Он способен достигать ста километров в час всего лишь за 4 секунды и разгоняться до 275 километров в час.

В нашей стране также занимаются созданием солнечного автомобиля. Так питерский политехнический университет создал машину с кузовом из композитных материалов. Весит агрегат до 200 килограмм и способен разгоняться до 150 километров в час.

Устройство

Автомобиль на солнечных батареях зачастую довольно сильно выделяется от остальных машин, работающих при помощи двигателя внутреннего сгорания. В большинстве случаев они напоминают футуристические агрегаты, что вызвано необходимостью размещения большего числа солнечных панелей на корпусе машины, а также желанием разработчиков создать автомобиль будущего.

Главная особенность каждого солнечного транспорта – это наличие фотоэлектрических панелей. На текущий момент солнечные панели способны обеспечивать коэффициент полезного действия порядка 12%, что приводит к определенным ограничениям. Чтобы можно было запустить солнечные автомобили в серийное производство, необходимо создать панели с коэффициентом полезного действия порядка 50%. Технологии на данный момент не позволяют это сделать.

Поэтому разработчикам солнечных автомобилей приходится прибегать к разнообразным ухищрениям, чтобы улучшить параметры их функционирования:

• Уменьшение массы машины, что достигается применением прочных пластиков и легких сплавов металла.
• Улучшение аэродинамики.
• Использование новых микропроцессорных систем управления.
• Использование инновационных двигателей.

В большинстве случаев автомобиль на солнечных батареях

 включает следующие конструктивные элементы:

1. Солнечные панели.
2. Накопитель энергии, который позволяет ездить машине в условиях облачности и в ночное время, то есть тогда, когда нет солнца;
3. Электродвигатель. В большей части случаев он ставится на ведущие колеса, что позволяет минимизировать потерю мощности из-за меньшего числа элементов трансмиссии. Довольно часто в подобных машинах применяются низкооборотные моторы постоянного тока, имеющие коэффициент полезного действия в 98%;
4. Управляющий блок, занимающийся перераспределением полученной от солнца энергии. Часть тратится на движение, другая – на накопление в аккумуляторной батарее. К тому же управляющий блок занимается регулированием параметров функционирования панелей, их охлаждением и ориентированием на солнце.
5. Шасси. Колеса в большей части случаев также являются инновационными, они имеют минимальный коэффициент сопротивления качению.

Принцип действия

Автомобиль на солнечных батареях функционирует благодаря принципу преобразования энергии солнца в электрическую. Именно электроэнергия необходима для питания электродвигателя машины и возможности передвижения. Принцип преобразования базируется на «p-n проводимости», которая создается в солнечной панели. Для достижения этой цели панели производятся из двух слоев кремния, куда добавляются специальные вещества. В верхнем слое присутствует фосфор, а в нижнем – бор.

На границе указанных слоев создается «р-n переход», именно он и влияет на «р-n проводимость» панели. Под действием солнца в верхнем слое создается дополнительное число отрицательно заряженных электронов, на нижней части появляются положительно заряженные элементы. Появление дополнительного числа разнозаряженных частиц приводит к появлению электрического поля между слоями. Создается разность потенциалов.

В случае появления нагрузки между электродами, которые подсоединены к этим слоям, в цепи появляется электроток. В случае подсоединения электродвигателя, это приведет к его работе. Но ток должен быть определенного уровня. Поэтому для регулирования поступающего электротока применяются дополнительные электронные устройства. Они отвечают за выдаваемую мощность и скорость вращения вала электродвигателя. Лишняя энергия накапливается в аккумуляторах. В случае отсутствия солнца в определенный период времени, то в работу вступает аккумулятор, который буде направлять энергию на двигатель. Остальные элементы солнечного автомобиля практически полностью идентичны элементам обычной машины.

Применение

Автомобиль на солнечных батареях сегодня производится только в экспериментальных образцах. Но в подобных машинах применяются самые последние технологии и изобретения. Так на них ставятся шины с наиболее низким сопротивлением качению, кузова выполняются из легчайших композитных материалов высочайшей прочности.

Специально для этих автомобилей применяются электрические двигатели постоянного тока бесколлекторного типа с полюсами, выполненными из редкоземельных магнитных материалов. Также в ряде моделей применяются мотор-колеса. К тому же солнечные машины используются в качестве концептов для отработки последних достижений в разработке автомобилей.

Ряд крупных автомобильных производителей, к примеру, Mercedes и Toyota в качестве опции используют солнечные панели для получения энергии для работы кондиционера и навигации. Но работы над созданием серийной солнечной машины не останавливаются. Решаются проблемы с низким коэффициентом полезного действия, аккумуляторами и так далее. Появление новых технологий в создании материалов, гибких солнечных панелей и батарей открывает новые возможности в деле создания новых автомобилей.

Появление разных моделей солнцемобилей привело к появлению нового вида спорта – гонок на солнцемобилях. Сегодня они организуются в различных странах, но самые известные находятся в Австралии. Благодаря таким гонкам автомобилепроизводители могут протестировать новые технические разработки, что позволяет развивать солнечные автомобили.

Развитие технологий в будущем позволит создавать солнечные автомобили, которые будут иметь:

• Неограниченный запас хода, который был накоплен за солнечный день.
• Большой рабочий ресурс панелей.
• Создавать полностью бесплатную энергию.

В результате не будет необходимости содержать заправочные станции. У машин не будет вредных выбросов, что при серийном выпуске положительно скажется на экологии.

Похожие темы:

Lightyear One — электромобиль на солнечных батареях с запасом хода 725 км

Сергей Коленов26 июня 2019, 10:35

«Солнечный» электрокар можно будет заряжать как от розетки, так и непосредственно на дороге энергией Солнца. Разработчики обещают высокую эффективность и внушительный пробег. Эксперты настроены скептически.

328

Нидерландский стартап Lightyear представил пятиместный «солнечный» электромобиль Lightyear One. Его отличительная особенность — встроенные в крышу и капот панели, которые напрямую питают аккумулятор. В компании утверждают, что за час Lightyear One вырабатывает энергию, достаточную для поездки на 12 км. А в течение года генерируется энергия, эквивалентная 20 000 км.

В отличие от традиционных фотопанелей, солнечные элементы Lightyear One работают независимо друг от друга, так что вырабатывают энергию, даже если машина частично находится в тени. Это увеличивает КПД системы на 20%, отмечает Electrek. Помимо зарядки непосредственно от Солнца, батареи электромобиля можно пополнить более традиционным способом — от электросети. Но благодаря фотопанелям этот процесс будет занимать намного меньше времени.

Корпус из легких материалов и аэродинамическая форма обеспечивают Lightyear One высокую эффективность. Представители компании не разглашают емкость аккумулятора, но утверждают, что за счет подпитки от Солнца автомобиль может проехать 725 км на одном заряде.

Ожидается, что поставки Lightyear One начнутся в начале 2021 года. Предзаказ электромобиля уже можно оформить на сайте компании. Стоимость модели составляет $170 000.

Впрочем, некоторые эксперты относятся к утверждениям Lightyear со скепсисом. Они отмечают, что крыша электромобиля — намного менее удачное место для размещения фотопанелей, чем крыша дома. Поэтому $170 000 можно потратить с большей выгодой, купив недорогой электромобиль и оснастив дом солнечной батареей.

Пока автомобили на солнечных батареях не получили широкого распространения, наличие доступной инфраструктуры для зарядки остается насущной проблемой. Чтобы решить ее, компания Volkswagen планирует построить в Европе 36 000 зарядных станций.

Facebook32Вконтакте8WhatsAppTelegram

---

Aptera, первый серийный автомобиль на солнечной энергии, должен сойти с конвейера в этом году.

Мечта началась в 1955 году с крошечного игрушечного создания под названием «Sunmobile». Построенный из пробкового дерева и покрышек для хобби, он был всего 15 дюймов в длину. 12 селеновых солнечных элементов, украшавших его внешний вид, производили меньше лошадиных сил, чем настоящая лошадь. Но это было доказательством правильности концепции: только солнечный свет может заставить автомобиль двигаться.

Шли годы, и мечта превратилась в переделанный старинный багги с солнечными батареями на крыше.Затем прославленный велосипед, проект гаража пенсионера, гоночный автомобиль, который пересек пустыню Мохаве со скоростью 51 миля в час.

Это мечта о вечном двигателе. О путешествиях, которые не наносят вреда планете. О путешествиях, которые длятся до тех пор, пока светит солнце.

Есть проблемы с этой мечтой, большие. Приходят облака. Наступает ночь. Законы физики ограничивают то, насколько эффективно солнечные панели могут превращать свет в энергию.

Но один стартап утверждает, что эти проблемы удалось преодолеть. Теперь, по словам его основателей, мечта может стать вашей всего лишь за 25 900 долларов.

Aptera Motors, калифорнийская компания, название которой происходит от древнегреческого слова «бескрылый», в этом году выпускает первый серийный автомобиль на солнечных батареях. Это трехколесный ультрааэродинамический электромобиль, покрытый солнечными элементами площадью 34 квадратных фута. Автомобиль настолько эффективен, что в ясный день одни только эти элементы могут обеспечить достаточно энергии, чтобы проехать около 40 миль — это более чем в два раза превышает расстояние, на которое добирается средний американец.

Aptera должна пройти испытания на безопасность, прежде чем компания сможет начать распространение, что она надеется сделать к концу этого года.Даже в этом случае неясно, захотят ли потребители купить что-то похожее на нечто среднее между Бэтмобилем и жуком. Тень первоначальной попытки, закончившейся банкротством, нависла над основателями, готовящимися к запуску своего нового продукта.

Но создатели Aptera, Крис Энтони и Стив Фамбро, считают, что миру нужен автомобиль, подобный их. Транспорт — крупнейший источник загрязнения планеты, вызывающего потепление, в Соединенных Штатах. Администрация Байдена сделала своей приоритетной задачей сокращение выбросов транспортных средств, и несколько крупных автопроизводителей пообещали отказаться от легковых и легких грузовиков с двигателями внутреннего сгорания.

После долгих лет мечтаний, может быть, настало время для езды на солнышке.

Энергия солнечной панели

Энтони и Фамбро не собирались создавать автомобиль, который мог бы работать на солнечной энергии. Они просто хотели сделать машину более производительной.

Оказалось, что сжигание бензина — не очень эффективный способ передвижения; По данным Министерства энергетики, до четырех пятых энергии, производимой двигателем внутреннего сгорания, теряется в виде тепла, тратится впустую на преодоление сопротивления ветра или расходуется топливными насосами и другими компонентами.

Полностью электрические автомобили работают намного лучше, но они все еще не идеальны. Около 10 процентов энергии, которая идет в них, теряется при преобразовании переменного тока из электрической сети в постоянный ток для батареи. Неэффективность системы привода съедает еще 20 процентов, и автомобилю по-прежнему приходится иметь дело с сопротивлением ветру и трением, поскольку системы рекуперативного торможения могут сократить некоторые отходы.

От верха до колес Aptera спроектирована таким образом, чтобы максимально сократить количество отходов.Его создатели говорят, что автомобиль в 13 раз эффективнее газового пикапа и в четыре раза эффективнее среднего электромобиля. По словам компании, не менее 90 процентов энергии, производимой солнечными панелями Aptera, уходит на то, чтобы заставить автомобиль двигаться.

Как проектировать для повышения эффективности

Aptera можно заряжать так же, как и обычный электромобиль — просто подключив его к розетке. Его чрезвычайная эффективность означает, что автомобиль может проехать 150 миль всего за 15 минут на обычной зарядной станции.

Но среднему электромобилю потребуется солнечная панель «размером с грузовик», чтобы проехать более нескольких миль, сказал Фамбро. Между тем, Aptera может использовать относительно небольшое количество солнечных элементов.

«Это работает, только если у вас суперэффективный автомобиль», — сказал Фамбро. Но как только он и Энтони поняли, как далеко может унести их только солнце, «не было другого плана, кроме как сделать его солнечным транспортным средством».

Автомобиль на солнечных батареях, один из первых в мире, в Лондоне в 1960 году. Генеральный директор Aptera Motors Крис Энтони (слева) и Стив Фамбро с трехколесным электромобилем Aptera на солнечных батареях на производственном проектном предприятии компании в Сан-Диего.

СЛЕВА: автомобиль на солнечных батареях, один из первых в мире, в Лондоне в 1960 году. СПРАВА: генеральные директора Aptera Motors Крис Энтони (слева) и Стив Фамбро с трехколесным электромобилем Aptera на солнечных батареях на производственном проектном предприятии компании в Сане. Диего.

Непрактично, но вдохновляет

Когда 65 лет назад на выставке General Motors дебютировал первый солнечный автомобиль, крошечный Sunmobile, даже его изобретатели скептически оценили его перспективы. Представители GM заявили журналу Popular Mechanics, что их творение «в настоящее время не имеет практического применения в автомобильной промышленности.”

Но именно этот вызов понравился датскому искателю приключений Гансу Толструпу. Чувствуя себя виноватым за свои подвиги, связанные с поглощением ископаемого топлива — полет вокруг света, управление скоростным катером вокруг Австралии — он хотел сделать что-то на благо планеты.

В 1982 году Толструп и автогонщик Ларри Перкинс представили «Тихого Достижения» — конструкцию с одним водителем в форме лодки, увенчанную солнечной батареей площадью 90 квадратных футов. Рулевым механизмом служил румпель, а колеса и тормоза были позаимствованы у велосипеда.Съев дольки апельсина, чтобы избежать обезвоживания, и разбили лагерь на обочине дороги, им потребовалось 20 дней, чтобы проехать 2560 миль по австралийскому континенту. Их средняя скорость составляла 15 миль в час.

Том Снукс, координатор проекта, напомнил, что Толструп сравнил путешествие с полетом Kittyhawk: непрактично, но вдохновляюще и признаком грядущих успехов. «Если это послужит стимулом для еще одной идеи и мысли о развитии солнечной энергетики, — сказал Толструп, — то это предприятие будет стоящим.”

В 1987 году Толструп объявил« World Solar Challenge », чтобы побудить других улучшить его достижения. Вскоре по всему миру возникли гонки на солнечной энергии, которые привлекли конкуренцию как со стороны производителей автомобилей, так и со стороны старшеклассников. Транспортные средства эволюционировали от «ванны на колесах» Толструпа до формы пули в трехколесные автомобили с изогнутыми, похожими на крылья солнечными батареями. К 2013 году World Solar Challenge представил соревнование «круизного класса», чтобы стимулировать разработку более коммерчески жизнеспособных транспортных средств.

«Это действительно увлекательная задача по проектированию», — сказал инженер-механик из Мичиганского университета Нил Дасгупта, преподавательский советник школьной команды, специализирующейся на солнечных автомобилях. «И мы добились огромных успехов».

Автомобиль команды 2017 года, занявший второе место в World Solar Challenge, весил всего 420 фунтов и развивает в среднем почти 50 миль в час.

Солнечные элементы закрывают капот нового солнечного электромобиля Aptera.

Солнечные автомобили должны быть небольшими и гладкими, объяснил Дасгупта, из-за неэффективности солнечных батарей.Фотогальванические элементы ограничены в длинах волн, которые они могут превратить в электричество. Они плохо себя чувствуют, когда им становится жарко. Даже самые лучшие солнечные панели преобразуют только около 23 процентов попадающего на них солнечного света в энергию. Вы можете получить гораздо больше энергии быстрее, просто подключив к зарядной станции.

Полная зависимость от солнечной энергии также создает практические проблемы. Это значит, что машину нельзя оставлять в гараже или под деревом. Когда аккумулятор полностью заряжен, вся дополнительная энергия, попадающая на солнечные панели, теряется.

«Это нишевый продукт», — сказал Тимоти Липман, содиректор Исследовательского центра устойчивого развития транспорта Калифорнийского университета в Беркли. Aptera, рассчитанная на двоих, не подойдет для большой семьи, пассажира пригородных поездов в облачном Сиэтле, сантехника, которому приходится таскать с собой оборудование.

Развитие солнечных батарей может принести пользу автомобильной промышленности в целом, сказал Липман. Они могут привести к разработке более легких материалов и способствовать повышению эффективности электромобилей.Производители могут добавлять солнечные батареи в автомобильные аккумуляторы. Возможно, эта технология найдет применение в национальных парках и на удаленных военных объектах.

Балансировочная плата, которая подключается к аккумуляторной батарее нового Aptera.

Но Липман считает, что транспортным средствам на солнечных батареях будет сложно добиться широкого коммерческого успеха. Китайский производитель все еще искал финансирование для производства своего прототипа, когда в прошлом году столкнулся с финансовыми проблемами. Голландские чемпионы первой гонки «круизного класса» в World Solar Challenge запустили свой собственный стартап, Lightyear One, и планируют начать поставки своего большого четырехколесного хэтчбека в конце этого года.Тем не менее, цена автомобиля Lightyear, составляющая около 180 000 долларов, делает его недоступным для большинства покупателей.

Энтони и Фамбро знают, как легко потерпеть неудачу. Через четыре года после основания Aptera в 2006 году они покинули предприятие из-за разногласий с другими руководителями — ветеранами автомобильной промышленности, которые хотели построить традиционный четырехколесный автомобиль, чтобы претендовать на получение федеральных займов. Но деньги так и не материализовались. Компания была ликвидирована в 2011 году, а ее интеллектуальная собственность продана.

Бизнес-аналитики рассматривали крах как практический пример рисков, связанных с запуском автомобильного стартапа.Автомобили производить дороже, чем программное обеспечение. В федеральных правилах сложно ориентироваться. Потребители опасаются перемен.

Но изобретатели Aptera извлекли другой урок из этого опыта: «Традиционный процесс проектирования не допускает прорывов», — сказал Фамбро. «Потому что все, что является прорывом, рассматривается как нечто поляризующее, и они не позволяют поляризующим вещам выходить из исследовательской клиники».

Если Aptera собиралась добиться успеха, решили они, они не могли пойти на компромисс, чтобы удовлетворить федеральные требования или рекомендации исследовательской фирмы.Они должны были быть разными.

«Это марш технологий», — сказал Энтони, прежде чем перефразировать основателя Apple Стива Джобса. «Люди не знают, что им нужно, пока вы им это не покажете». Создатели

Aptera говорят, что автомобиль в четыре раза эффективнее среднего электромобиля. Aptera можно заряжать так же, как и обычный электромобиль — просто подключив его к розетке.

СЛЕВА: Создатели Aptera говорят, что автомобиль в четыре раза эффективнее среднего электромобиля.СПРАВА: Aptera можно заряжать так же, как и обычный электромобиль — просто подключив его к розетке.

«Так происходит будущее»

После десятилетия, потраченного на развитие других предприятий, создатели Aptera выкупили компанию в 2019 году и запустили краудфандинговую кампанию для возобновления разработки.

Время было удачным. Электрические батареи стали намного дешевле и легче. Солнечные батареи стали более эффективными. Достижения в области вычислительной техники позволили изобретателям смоделировать транспортные средства на своих настольных компьютерах, что ускорило процесс проектирования.Энтони сказал, что даже ограничения, наложенные пандемией коронавируса, подстегнули творчество.

Когда Aptera начала принимать предварительные заказы в декабре прошлого года, она продала из запланированных первую партию из 330 автомобилей за 24 часа. Почти 7500 человек внесли залог за машину.

Одним из них был Тайлер Перкинс, 27-летний помощник менеджера небольшого аэропорта в Оклахома-Сити. Любитель технологий, следивший за компанией с подросткового возраста, он сказал, что его привлекает «модный, радикальный дизайн» Aptera и он хотел бы сделать обнадеживающую ставку на завтрашний день.

«На самом деле они говорят:« Давайте построим футуристический автомобиль, потому что, если мы этого не сделаем, никто не будет », — сказал Перкинс. «И вот как происходит будущее».

Когда Aptera начала принимать предзаказы в декабре прошлого года, она распродала из запланированной первой партии в 330 автомобилей за 24 часа. Почти 7500 человек внесли залог за машину.

Обеспокоенность изменением климата уже побудила Перкинса стать веганом и водить гибрид. Он хотел перейти на электромобиль, но в его многоквартирном доме нет зарядной станции.Затем на рынок вышла Aptera. Даже без федеральных налоговых льгот (которые предоставляются только четырехколесным электромобилям) он стоит почти на 10 000 долларов меньше, чем другие электромобили. Конечно, он маленький, но все, что ему нужно, — это место для себя и своего походного снаряжения.

«Я думаю, что это отлично подойдет мне, — сказал Перкинс, — как человеку, который старается быть максимально эффективным и оказывать минимальное воздействие на окружающую среду».

Не каждый поклонник Aptera соответствует стереотипу заядлого защитника окружающей среды. Ник Филд, 36-летний бухгалтер из Лондона, больше привлекает дальнобойность и высокие характеристики автомобиля; он может разгоняться от 0 до 60 миль в час за 3 секунды.5 секунд и достичь максимальной скорости 110 миль в час. На его взгляд, низкое воздействие Aptera на климат — лишь второстепенная выгода.

«Я отношусь к категории« Я хочу наслаждаться жизнью », — сказал Филд. «Мне просто нравятся быстрые машины. … Я думаю, это действительно круто ».

Энтони признал, что Aptera не для всех. Но он более привлекателен, чем полагают скептики. Высокая эффективность автомобиля означает, что он снижает нагрузку на сеть, чем обычные электромобили. Он может быть идеальным для грузовиков доставки и транспортных средств почтовой службы, которые не ездят далеко и проводят много времени в режиме ожидания.Любителям активного отдыха, вероятно, понравится возможность уйти от инфраструктуры зарядки, не беспокоясь о топливе. И идея припарковать Aptera на солнце и вернуться к автомобилю, у которого больше топлива, чем когда вы его оставили — бесплатное чистое топливо — это мощная идея в то время, когда мир нуждается в трансформации.

«Мы рассматриваем солнечную энергию как главный двигатель нашего бизнеса», — сказал Энтони. «Это позволяет так много всего».

Он считал мечтателей, которые первыми задумали солнечные автомобили: Толструп питался апельсиновыми дольками во время своего путешествия по континенту, студенты инженерных специальностей строили гоночные автомобили после школы.Он думал о первых разработчиках электромобилей, которые верили в будущее, не работающее на бензине. Он вспомнил инвесторов, которые уклонялись от первого воплощения Aptera, говоря: «Кто купит ваше странное творение в форме яйца?»

«То же самое с любым, кто что-то делает первым, — сказал Энтони. «Это всегда: зачем тебе это делать?»

Когда Аптера отправится в путь, у него будет ответ.

Об этой истории

Редактирование Линдси Лейтон, редактирование копии Сью Дойл.Редактирование графики Моникой Улману. Редактирование фотографий Оливье Лорана. Дизайн и разработка Эндрю Брэфорда.

Исправление: в более ранней версии этой истории графическое изображение, изображающее коэффициенты сопротивления различных движущихся объектов, давало неверное значение для дельфина-афалины. Его коэффициент лобового сопротивления составляет 0,01, а не 0,001.

Почему не существует автомобилей на солнечных батареях?

Солнце генерирует поразительное количество энергии, которую могут собирать солнечные батареи.Так почему же мы еще не видели в салонах электромобилей на солнечных батареях? Ведущий «Инженерное объяснение» Джейсон Фенске имеет несколько причин скептически относиться к автомобилям на солнечных батареях.

Солнечные лучи обладают большой потенциальной энергией. По подсчетам Фенске, в лучшем случае покрытие крыши Tesla Model 3 солнечными панелями может обеспечить до 12 киловатт непрерывной энергии. Это означает, что пока светит солнце, вы можете двигаться с постоянной скоростью 62 миль в час неограниченно долго в идеальных условиях.

Эти солнечные панели также могут заряжать аккумуляторную батарею емкостью 75 киловатт-часов за 6,25 часа, что позволяет вам продолжать ездить ночью, сказал Фенске. Опять же, это при идеальных условиях.

Однако реальные условия не совсем идеальны. Только около 55% солнечной энергии попадает на поверхность Земли; остальное отражается или поглощается атмосферой.

Aptera Sol alpha прототип

Эффективность солнечных панелей также является ограничивающим фактором. Наиболее распространенные панели имеют предел преобразования энергии 33.7%, что означает, что большая часть падающего на них солнечного света не преобразуется в электричество (хотя есть способы повысить этот предел).

Кривизна Земли также может влиять на эффективность солнечных панелей, отметил Фенске. Это означает, что только небольшая часть поверхности Земли обращена прямо к Солнцу в любой момент времени. В других местах солнечные панели несколько наклонены от солнца, что ограничивает их способность собирать энергию.

С учетом этих недостатков, модель 3, покрытая солнечными панелями, могла принести только 1 балл.5 кВт, по расчетам Фенске. По его словам, при такой скорости на зарядку Tesla уйдет 8,3 дня. Вот почему солнечные батареи были ограничены для обеспечения дополнительной энергии в таких автомобилях, как Hyundai Sonata Hybrid, или в специально созданных гоночных автомобилях для таких мероприятий, как World Solar Challenge.

Однако некоторые компании все еще пытаются запустить автомобили на солнечных батареях. Один из них — Aptera, который утверждает, что его трехколесный автомобиль может получать всю энергию от солнца, и поэтому его не нужно заряжать. Фенске сказал, что математика для этого подтверждается, но Aptera еще не запущена в производство, и это также крошечный двухместный автомобиль, так что не совсем массовый продукт.

Ford Solar Car на выставке CES 2014 и прошлые модели Sun-Power Vehicles

Электромобили избавляют от бензиновых насосов, но они связывают водителей с задачей зарядки. Чтобы по-настоящему перерезать шнур питания, было бы полезно, если бы вы могли носить свой генератор на борту, а топливо было бы бесплатным.

Это привлекательность автомобиля на солнечных батареях, во многих смыслах Святой Грааль транспорта чистой энергии. На этой неделе он стал на шаг ближе к реальности, когда Ford Motor представил концептуальный автомобиль C-MAX Solar Energi на выставке Consumer Electronics Show (CES) 2014 в Лас-Вегасе.(Викторина по теме: что вы не знаете об автомобилях и топливе)

Компания Ford использовала крупнейшую выставку бытовой электроники года, чтобы продемонстрировать еще не готовые к массовому производству технологии и возможности транспортировки возобновляемой энергии. (См. По теме «Картинки: автомобили, которые разожгли нашу любовь-ненависть к топливу».)

Гибридный кроссовер с солнечной батареей, созданный на основе гибрида Ford C-MAX Energi, имеет площадь 16 квадратных футов (1,5 квадратных метра). ) фотоэлектрических панелей, встроенных в крышу.

Даже при ярком солнечном свете в течение целого дня панели мощностью восемь киловатт не улавливают достаточно энергии, чтобы полностью зарядить литий-ионный аккумулятор автомобиля. Поэтому Форд вместе с Технологическим институтом Джорджии разработал плоскую акриловую линзу, которая будет стоять над автомобилем под навесом, способным улавливать солнечный свет с большей площади. Линза будет действовать как увеличительное стекло и концентрировать солнечный свет на автомобиле, увеличивая поглощение солнечной энергии в восемь раз. Чтобы полностью зарядить аккумулятор, потребуется около семи часов солнечного света, который затем сможет проработать автомобиль примерно на 21 милю (33.8 километров), прежде чем сработает бензиновый двигатель. (См. Также «Фотографии: Редкий взгляд на двигатель автопроизводителей за 55 миль на галлон».)

Это означает, что C-MAX Solar Energi по-прежнему привязан к обычному топливу, но использует солнечную энергия в транспортных средствах создает особые проблемы. Инженеры — как профессиональные, так и студенты — годами борются с проблемами мощности, аэродинамики и накопления энергии в своем рвении по проектированию и созданию транспортных средств, работающих на солнце. (См. Соответствующий раздел «Беспроводное питание может перерезать шнур для подключаемых устройств, включая автомобили.»)

—Джози Гартвейт

Следите за сообщениями Джози Гартвейт в Twitter.

Автомобили на солнечных батареях: могут ли они сыграть роль в будущем?

31 августа 1955 года небольшой автомобиль — всего 15 дюймов (38 см) в длину — стал главной достопримечательностью автошоу General Motors Powerama в Чикаго. Это была не игрушка. Это был первый в истории автомобиль на солнечной энергии. , точнее, футуристическая миниатюра, которая попыталась заложить основу для будущего, в котором автомобили будут работать за счет чистого, неисчерпаемого источника энергии: солнца.

В 1955 году на выставке Powerama в Чикаго был представлен Sunmobile — первый успешно испытанный солнечный автомобиль. Источник: Википедия

Идея о том, что автомобили могут работать исключительно на солнечной энергии, вызывает настоящий ажиотаж, особенно в то время, когда борьба с климатическим кризисом стоит на повестке дня крупных международных организаций и одним из основных направлений ее деятельности является переосмыслить, как люди передвигаются. Итак, более 60 лет спустя, , почему автомобильный рынок не полон альтернативных солнечных батарей?

Десятилетняя эволюция

Эта первая миниатюрная модель «солнечной машины» получила название Sunmobile и была детищем Уильяма Г.Кобб, сотрудник General Motors. Он работал на 12 фотоэлементах, прикрепленных к его крыше, производя энергию, необходимую для работы двигателя маленького транспортного средства. Sunmobile нарисовал футуристическую картину того, в каком направлении может развиваться автомобильная промышленность. . Это был первый из многих прототипов.

Первая модель на солнечных батареях в натуральную величину появилась несколько лет спустя, в 1960 году.Американская компания International Rectifier преобразовала Baker Electric 1912 года выпуска в автомобиль на солнечной энергии, который разгонялся до чуть более 20 км / ч при продолжительности работы в три часа.

Bluebird, построенный Эдом Пассенери в 1977 году, некоторыми считается первым настоящим солнечным транспортным средством. У него было три колеса, и он мог двигаться за счет энергии, создаваемой фотоэлектрическими элементами, без использования батареи. В 1982 году The Quiet Achiever стал первым автомобилем на солнечных батареях, способным преодолевать большие расстояния.Он преодолел 2485 миль (4000 км), пройдя путь от западного побережья Австралии до восточного менее чем за 20 дней.

80-е годы ознаменовали то, что до сих пор является основным использованием транспортных средств на солнечных батареях: гонки. В 1985 году в Швейцарии была проведена первая официальная гонка автомобилей на солнечных батареях: Tour de Sol. Самая известная гонка на сегодняшний день — это World Solar Challenge, которая впервые была проведена в 1987 году. Теперь это мероприятие проводится раз в два года, и по большей части его участниками являются университетские и корпоративные команды.Участвующие автомобили — это легковые автомобили, покрытые солнечными панелями — обычно это один квадрат — и они передвигаются на трех колесах размером с велосипедные шины. Следовательно, они очень далеки от работоспособного прототипа современных коммерческих автомобилей.

Современные автомобили на солнечных батареях

Помимо мира гонок, фотоэлектрические элементы в настоящее время не распространены на автомобильном рынке. Основными препятствиями являются непомерно высокая стоимость, связанная с внедрением технологии, ограниченное пространство, ограничивающее количество панелей, которые можно разместить на автомобиле, расстояние, на которое автомобиль может проехать, и скорость, которую он может достичь.

Существует ряд инициатив по созданию транспортных средств на солнечной энергии, которые пытались открыть дверь потребителю. Один из самых обсуждаемых — это Светлый год. Имея дальность действия 435 миль (700 километров), он использует фотоэлектрические элементы, которые, по словам его создателей, могут хранить на 20 процентов больше энергии, чем традиционные, и работают независимо, даже когда некоторые из них находятся в тени. С ценой в 150 000 евро это не жизнеспособный вариант для большинства людей, но идея о том, что его технология может быть использована другими производителями, имеет интересные перспективы.

Многие проекты остались позади из-за финансовых трудностей. Источник : evovelo.com

Еще одна сильная ставка — Sono Sion, который использует 248 солнечных элементов, разбросанных по всему телу, что дает ему дополнительную дальность действия 21 милю (34 км) по сравнению с 155 милями (250 км), которые он может пробежать. благодаря зарядке аккумулятора. Его цена на рынке составляет 25 500 евро.

Другие проекты, которые стремились стать более доступными, застопорились из-за финансовых трудностей. Один из таких случаев — спроектированный в Испании автомобиль Mö, двухместный автомобиль для путешествий по городу с ценой в 5000 евро.Команда, стоящая за проектом, недавно объявила, что прекращает реализацию инициативы из-за отсутствия финансирования для завершения производства своих первых единиц.

Есть ли будущее у автомобилей на солнечной энергии?

Хотя реальность доступного массового автомобиля на солнечной энергии по-прежнему остается далекой реальностью, солнечная энергия может и другими способами способствовать более экологичному транспорту . Сами автомобили с солнечной батареей не оснащены солнечными панелями, но они питаются от электричества, которое вырабатывается извне солнечными батареями, которые могут быть расположены на крыше дома или гаража и т. Д.

Автомобильное зарядное устройство на солнечных батареях возле штаб-квартиры BMW в Мюнхене, Бавария. Источник : Википедия

Существует также возможность, уже проверенная на различных коммерческих моделях, размещения солнечных панелей на крышах электрических или гибридных автомобилей в качестве дополнительного источника энергии, который не предназначен для фактического перемещения автомобиля, но может обеспечить энергию, необходимую для других целей, например, для питания кондиционера.

В настоящее время использование фотоэлектрических панелей для автомобильных путешествий не является эффективным решением проблемы замены ископаемого топлива, но может служить дополнением к другим системам.В конце концов, будущее устойчивого транспорта зависит от знания того, как наилучшим образом использовать каждую чистую технологию.

Сара Гонсалес для OpenMind

Узнайте, как сделать автомобиль на солнечной энергии дома

Как построить автомобиль на солнечной энергии

1. Выберите материал для кузова автомобиля, который называется шасси. Подумайте об этом внимательно: вам нужно что-то крепкое, но также и что-то легкое, чтобы двигателю требовалось меньше энергии для его перемещения.(Но будьте осторожны — если он слишком легкий, его легко унесет ветром.) Большая часть инженерной мысли заключается в нахождении правильного баланса между весом и силой.
2. Используйте гвоздь, чтобы проткнуть небольшое отверстие в центре колес. Убедитесь, что жесткая проволока или деревянные шпажки, которые вы используете для осей, плотно вошли в отверстия. Возьмите дополнительный колпачок и отрежьте стороны, оставив только верхнюю часть, которая обычно имеет небольшой внутренний ободок, чтобы бутылка не протекала. Приклейте этот колпачок к одному из ваших колес.Вы только что создали шкив для своего ведущего колеса; внутренний край дополнительной крышки бутылки будет поддерживать приводной ремень вашего автомобиля. (Вы можете попробовать использовать на этом этапе крышку канистры из пленки вместо того, чтобы разрезать крышку бутылки. Если вы используете игрушечные колеса, такие как K’nex, вы можете просто использовать колесо меньшего размера, установленное на внутренней стороне вашего основного колеса, чтобы действовать как шкив. .)
3. Теперь установите оси на шасси. В зависимости от того, из чего сделано ваше шасси, вы можете продеть ось через винты с проушиной, установленные снизу.Еще один простой способ — приклеить соломку к нижней части шасси и продеть через них оси. (Используйте наш проект аэростатной ракетной машины в качестве справочника, чтобы узнать, как это сделать.)
4. Присоедините шкив малого двигателя к валу двигателя. Определите, где установить двигатель, соединив ведущий шкив со шкивом двигателя, используя эластичную ленту в качестве приводного ремня. Расположите мотор так, чтобы лента была слегка растянута (но не растягивайте ее слишком сильно!). Закрепите двигатель клеем или скотчем между небольшой рамой из дерева или картона.
5. Используйте прозрачную пластиковую ленту, чтобы соединить два солнечных элемента рядом друг с другом; затем соедините их последовательно, используя провода с зажимами типа «крокодил». Подключите положительную клемму одной ячейки к отрицательной клемме другой. Остальные клеммы подключите к двигателю. Если двигатель вращается неправильно, переключите провода в том месте, где они соединяются с двигателем. После правильного подключения вы, вероятно, захотите использовать ленту, чтобы держать провода под контролем.
6. Установите солнечные элементы на шасси под углом, в котором они будут получать больше всего солнечного света.Выведите машину на солнечный тротуар, подсоедините приводной ремень и смотрите, как она едет!
7. Проектирование и сборка автомобиля с нуля требует большой настойчивости, проб и ошибок, поэтому не расстраивайтесь, если ваша не сразу работает идеально. Поэкспериментируйте, чтобы увидеть, сможете ли вы улучшить конструкцию своего автомобиля на солнечных батареях. Как быстро это идет? Он едет прямо? Как бы он работал только с одним солнечным элементом? Что, если бы вы использовали более гладкие колеса для меньшего трения? Продолжайте тестировать новые идеи, чтобы ваша машина работала лучше.

После того, как вы усовершенствуете свой автомобиль, подумайте о других способах поэкспериментировать с солнечной энергией.

Можно ли построить лодку на солнечных батареях или водяной насос?

Можете ли вы провести электролиз для разделения воды на водород и кислород с помощью солнечной панели? Как мы можем использовать удивительную силу солнца?

Может быть, вы станете следующим ученым, который поможет выяснить это!

Чтобы получить больше удовольствия от солнечной науки, ознакомьтесь с этими научными проектами:

Урок солнечной энергетики

Солнце: лучший источник энергии

Каждое утро встает солнце, принося свет и тепло земле, а каждый вечер оно заходит.Это кажется настолько обычным, что мы редко задумываемся об этом ярком объекте в небе. Но без него мы бы не существовали!

Глубоко в ядре нашей местной звезды атомы водорода вступают в реакцию ядерного синтеза, производя огромное количество энергии, которая течет во всех направлениях со скоростью света (это ошеломляющая скорость более 186 000 миль в секунду). Всего за восемь минут эта энергия перемещается на Землю на 93 миллиона миль.

Мы используем много разных форм энергии здесь, на Земле, но вот в чем дело: почти все они происходят от Солнца, а не только от света и тепловой (тепловой) энергии!

Закон сохранения энергии гласит, что энергия не может быть создана или уничтожена, но может изменять свою форму.Вот что происходит с солнечной энергией — она ​​принимает множество различных форм:

• Растения преобразуют световую энергию солнца в химическую энергию (пищу) в процессе фотосинтеза. Животные едят растения и используют одну и ту же химическую энергию для всей своей деятельности.
• Тепловая энергия солнца вызывает изменение погодных условий, в результате чего возникает ветер. Затем ветряные турбины преобразуют энергию ветра в электрическую.
• Гидроэлектроэнергия — это электроэнергия, производимая движущейся водой, и вода течет, потому что тепловая энергия солнца вызывает испарение, которое поддерживает движение воды в круговороте воды.
• В настоящее время большая часть человеческой деятельности использует энергию ископаемых видов топлива, таких как уголь, нефть и природный газ. Эти источники энергии создаются в течение очень долгих периодов времени из разложившегося и окаменевшего живого вещества (животных и растений), а энергия в этом живом веществе изначально поступала от Солнца посредством фотосинтеза.

Солнце за час посылает на Землю больше энергии, чем нужно всей планете за год. Представьте, если бы мы могли напрямую улавливать эту энергию и преобразовывать ее в форму, которая могла бы питать наши города, дома и автомобили!

Многие ученые во всем мире исследуют, как мы можем улучшить использование солнечной энергии.Один из способов — использовать солнечные тепловые панели для сбора тепловой энергии для нагрева воздуха и воды.

Другой способ — использовать фотоэлектрические (PV) элементы, также называемые солнечными элементами, для преобразования солнечного света непосредственно в электричество. («Фотоэлектрические» по сути означает «световое электричество».)

В фотоэлементах

используется такой материал, как кремний, для поглощения энергии солнечного света. Энергия солнечного света заставляет часть электронов оторваться от атомов кремния в ячейке.

Из-за того, как устроен солнечный элемент, эти свободные электроны перемещаются к одной стороне элемента, создавая отрицательный заряд и оставляя положительный заряд на другой стороне.

Когда элемент подключен к цепи с проводами, электроны будут течь по проводам от отрицательной стороны к положительной, как батарея. Этот поток электронов представляет собой электричество, и он питает нагрузку (лампочку, автомобильный двигатель и т. Д.), Которую вы подключаете к его пути.

Сегодня

фотоэлементов по-прежнему способны улавливать лишь небольшую часть солнечной энергии, поэтому их необходимы акры, чтобы собирать достаточно света для производства электроэнергии в больших масштабах.

Необходимо проделать еще большую научную работу, чтобы сделать их более эффективными и занимать меньше места.Несмотря на проблемы, солнечные панели используются для питания многих вещей, таких как знаки аварийной остановки, школьные переходные огни и многое другое.

Многие люди также могут обеспечивать электроэнергией свои дома, устанавливая солнечные панели на крыше, и это будет только легче, поскольку технологии будут продолжать развиваться.

Гонки под солнцем. Создание автомобиля на солнечных батареях. Задание

. (0 Рейтинги)

Быстрый просмотр

Уровень оценки: 6 (6-8)

Требуемое время: 2 часа 30 минут

(можно разбить на три занятия по 50 минут)

Расходные материалы на группу: 35 долларов США.00

Размер группы: 2

Зависимость действий: Нет

Тематические области: Физические науки, наука и технологии

Резюме

Студенты используют принципы инженерного проектирования для создания и тестирования модели автомобиля, работающей на солнечной энергии. Существует несколько вариантов, хотя мы рекомендуем автомобильные комплекты Junior Solar Sprint (JSS), которые можно приобрести по указанию федерального правительства.Используя комплект JSS от Solar World, учащимся предоставляется фотоэлектрическая панель, которая выдает ~ 3 В при ~ 3 Вт. Дополнительный комплект аксессуаров также от Solar World включает колеса, оси и ведущие шестерни. Шасси необходимо построить дополнительно. Древесина бальзы — отличный вариант, хотя доступны и многие другие. Кульминацией испытаний солнечной машины станет гонка на солнечных батареях между одноклассниками. Эта инженерная программа соответствует научным стандартам нового поколения (NGSS).

Инженерное соединение

Построение и испытание автомобиля на солнечных батареях сочетает в себе аспекты электрического и механического проектирования.

Цели обучения

После этого задания учащиеся должны уметь подключить солнечную фотоэлектрическую панель к двигателю и запускать двигатель вперед и назад.

Образовательные стандарты

Каждый урок или задание TeachEngineering соотносится с одним или несколькими научными дисциплинами K-12, образовательные стандарты в области технологий, инженерии или математики (STEM).

Все 100000+ стандартов K-12 STEM, охватываемых TeachEngineering , собираются, обслуживаются и упаковываются Сетью стандартов достижений (ASN) , проект D2L (www.achievementstandards.org).

В ASN стандарты иерархически структурированы: сначала по источникам; например , по штатам; внутри источника по типу; например , естественные науки или математика; внутри типа по подтипу, затем по классу, и т. д. .

NGSS: научные стандарты нового поколения — наука

Общие основные государственные стандарты — математика

Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии — Технология

• Моделирование, тестирование, оценка и модификация используются для преобразования идей в практические решения.(Оценки 6 — 8) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Устранение неисправностей — это метод решения проблем, используемый для выявления причины неисправности в технологической системе.(Оценки 6 — 8) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Безопасно используйте инструменты, материалы и машины для диагностики, настройки и ремонта систем.(Оценки 6 — 8) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

ГОСТ

Северная Каролина — математика

Северная Каролина — наука

• Осознайте, что энергия может передаваться от одной системы к другой, когда два объекта толкают или тянут друг друга на расстоянии (работают), а электрические цепи требуют замкнутого контура, через который может проходить электрический ток.(Оценка 7) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Понимать формы энергии, передачи, преобразования и сохранения энергии в механических системах.(Оценка 7) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Проанализируйте природу движущихся зарядов и электрических цепей.(Оценки 9 — 12) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Предложите выравнивание, не указанное выше

Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

Список материалов

JSS-KIT и JSS-ACC (автомобиль на солнечных батареях и комплект аксессуаров): комплект Junior Solar Sprint (JSS) и комплект аксессуаров можно купить отдельно от Solarmade со следующими материалами:

• солнечная панель
• 2 оси
• 4 колеса (размер по оси)
• ведущая шестерня (размер соответствует оси)
• электрический двигатель постоянного тока
• разные шестерни для мотора
Сверло
• с битами также необходимо для определения размеров шестерен под оси

Материалы шасси:

• пробковое дерево — плоские доски 4 x 8 дюймов и кусочки ½ x ½ дюйма
• столярный клей
• краски для декора
• кисти
• универсальные ножи

Рабочие листы и приложения

Посетите [www.teachengineering.org/activities/view/duk_solarcar_tech_act], чтобы распечатать или загрузить.

Предварительные знания

Студенты должны пройти урок «От солнечного света к электрическому току».

Введение / Мотивация

Автомобили по сути интересуют многих студентов. Тем более что автомобили на солнечных батареях. Для мотивации студентов к участию в этом проекте требуется совсем немногое. Обсуждение соревнований по солнечным автомобилям, в которых участвуют студенты колледжей, и предоставление некоторых статистических данных об этих солнечных автомобилях и проблемах, с которыми они сталкиваются, может быть хорошим способом представить это занятие.

Процедура

Поручите студентам построить свои автомобили следующим образом:

1. Установить кузов (шасси) автомобиля.
2. Добавьте ось и колеса.
3. Добавьте двигатель.
4. Затем установите солнечные батареи.
5. Как только автомобиль будет завершен, начните испытания (если позволяет погода).
6. Мероприятие завершится гонкой!

Также учтите следующее:

• При использовании материалов, перечисленных выше, дайте учащимся свободу выбора своих собственных дизайнов.
• Фотоэлектрические элементы не передают двигателю столько энергии, сколько батарея. Держите свои солнечные автомобили легкими.
• Определите, куда должен двигаться ваш двигатель, ПРЕЖДЕ, чем добавить его к кузову.
• Убедитесь, что ваши панели направлены к солнцу и устойчивы.

Словарь / Определения

ось: опорный вал, на котором вращается набор колес.

Шасси: рама, которая удерживает вместе корпус и двигатель автомобиля.

проводник: материал, который позволяет электричеству легко проходить через него. То есть это материал с низким электрическим сопротивлением, в котором довольно небольшое напряжение будет производить довольно большой ток.

ток: Движение электронов.

фотоэлектрический элемент: полупроводниковое устройство, преобразующее энергию солнечного света в электрическую.

напряжение: обозначает «электрическое давление», которое существует между двумя точками и способно создавать поток тока, когда между двумя точками подключена замкнутая цепь (также можно рассматривать по аналогии с высотой: точно так же, как на холме будет течь вода вниз по нему будет течь ток в направлении от высокого к низкому).

Оценка

вопросов: попросите учащихся ответить на следующие вопросы в письменной форме, чтобы оценить их понимание:

• Повлиял ли угол наклона солнечной панели на производительность вашего автомобиля? Почему?
• Как солнце питает вашу машину? Пожалуйста, объясните каждый шаг.
• Как класс создайте гистограмму результатов солнечной машины. Обсудите распределение и какие факторы влияют на скорость движения каждого автомобиля на солнечных батареях.

Вопросы для расследования

• Как можно максимизировать мощность, создаваемую солнечными элементами? (Возможный ответ: солнечный свет должен падать на поверхность солнечной панели под углом примерно 90 градусов.)
• Как можно увеличить ускорение? (Работа с передаточным числом.)

Вопросы безопасности

• Для просверливания отверстий для шестерен и колес может потребоваться сверло. Это должны делать только инструкторы.При необходимости для просверливания отверстий можно использовать гвоздь размером чуть меньше оси.
• Клей нельзя проглатывать.
• Следует контролировать использование универсальных ножей.

Советы по поиску и устранению неисправностей

Если двигатель вращается в обратном направлении, поменяйте местами провода.

Если ускорение кажется довольно медленным или двигатель не развивает достаточный крутящий момент, чтобы привести автомобиль в движение из состояния покоя, измените передаточное число.

Расширения деятельности

Если учитель заинтересован, ученики могут использовать эти комплекты для участия в соревнованиях Junior Solar Sprint, спонсируемых Национальными лабораториями по возобновляемым источникам энергии.

авторское право

© 2014 Регенты Университета Колорадо; оригинал © 2004 Duke University

Авторы

Рахмин Сараби; Рони Пруч

Программа поддержки

Программа Techtronics, Инженерная школа Пратта, Университет Дьюка

Благодарности

Этот контент был разработан программой MUSIC (Понимание математики через науку, интегрированную с учебной программой) в Pratt School of Engineering в Университете Дьюка в рамках гранта N GK-12 Национального научного фонда.DGE 0338262. Однако это содержание не обязательно отражает политику NSF, и вам не следует предполагать, что оно одобрено федеральным правительством.

Последнее изменение: 13 августа 2021 г.

световых лет Один автомобиль на солнечной энергии: первый из многих автомобилей на солнечной энергии

► Первый в мире серийный автомобиль на солнечной энергии
► Осенью 2021 года по цене от 156 тыс. Фунтов стерлингов
► Новая технология шин Bridgestone для увеличения запаса хода

Автомобиль Lightyear One на солнечной энергии поступит в продажу этой осенью по цене 150 000 евро без учета налогов — и это будет не последний автомобиль с солнечным двигателем, созданный этим голландским стартапом, сообщает журнал CAR.

Генеральный директор и основатель Lightyear, Лекс Хефслот, сказал нам, что One был первым залпом в программе солнечных автомобилей, которую планировалось расширить, чтобы к середине десятилетия включить в нее более дешевые, более повседневные модели, включая автомобили для конкуренции в растущем сегменте кроссоверов. .

«Мы хотим перейти к серийному производству моделей к 2024–2025 годам, и сейчас над этим работают», — сказал он CAR. «Миссия компании — чистая мобильность для всех. Наша технология потенциально может быть намного более энергоэффективной, чем современные электромобили — она ​​может работать дальше от той же батареи.Он потенциально может быть намного удобнее, чем электромобили, к которым люди привыкли сегодня, по вполне доступной цене, потому что аккумулятор может быть меньше ».

Если разрабатываемые модели могут соответствовать азарту концептуального автомобиля для дороги изображенного на фото Lightyear One — модели, которая может ездить на чистой солнечной энергии в солнечном климате, с полностью электрическим запасом хода 450 миль — тогда считайте нам как крайне интересно.

Солнечные панели Tesla для зарядки электромобиля дома

Не могу поверить, что это скоро будет серийный автомобиль! Это не первоапрельская шутка?

Не регулируйте свой набор.Автомобиль Extreme-aero Lightyear One появился на свет в рамках World Solar Challenge, находится в стадии разработки с 2016 года и теперь готов поступить в продажу в четвертом квартале 2021 года.

Запланирована ограниченная партия в 946 автомобилей, все они будут построены на заводе компании в Нидерландах. Хефслот сказал, что стартовые машины будут продаваться в ЕС, Швейцарии и Норвегии. «Решение о продаже в Великобритании еще не принято, потому что мы производим только с левым рулем.’

Он имеет длину 5,1 м от носа до хвоста и выполнен в форме капли, чтобы улучшить аэродинамику, а также обеспечить достаточно места для четырех пассажиров и их багажа в большом 780-литровом багажнике (увеличится до 1701, если вы опустите заднюю часть). сиденья).

Эта длинная опорная поверхность также обеспечивает достаточную площадь для размещения солнечных панелей на крыше площадью 5 кв. М. Если вы живете в менее солнечном климате (шаг вперед, британские жители), вы, конечно, можете подключить автомобиль, чтобы подзарядить его от домашней сети (радиус действия 22 мили за один час от настенной коробки) или быстрого зарядного устройства (130 миль в один час при 22 кВт или 354 мили за час при 60 кВт).

На сколько хватает заряда аккумулятора электромобиля?

Почему Светлый год снова появляется в новостях?

Потому что Lightyear заключил сделку с производителем шин Bridgestone, который разработал специальную облегченную версию своих шин Turanza Eco для One. В новых шинах впервые сочетаются технологии Enliten и ologic компании, которые, как утверждается, позволяют сэкономить 3,6 кг по сравнению с обычными экологичными шинами, внося свой вклад в огромный 450-мильный запас электромобилей Lightyear.

Специальная резина устанавливается в типично высокий и узкий размер (175/60 ​​R19), чтобы снизить аэродинамическое сопротивление автомобиля до чуть ниже 0,20 кд, а сопротивление качению намного ниже, чем у обычных шин. Bridgestone утверждает, что шины добавляют 17 дополнительных миль к 450-мильному запасу хода электромобиля.

Шины для электромобилей: наш гид по лучшим шинам для электромобилей

Мощность обеспечивается двигателем на каждом углу для полного привода, но упор делается на запас хода, а не на производительность.Разгон до 100 км / ч занимает «менее 10 секунд», но более интересным является запас хода в 7,5 миль, обеспечиваемый часовой зарядкой от солнечной батареи в ясный день. Емкость установленной батареи составляет 60 кВтч.

Цена Lightyear One в 150 000 евро не включает налоги. Давайте назовем это эквивалентом 130 000 фунтов стерлингов, округленным до 156 000 фунтов стерлингов, включая НДС и дорожные сборы. «Мы уже продали 120 автомобилей жителям Нидерландов», — сказал Хефслот CAR. «Мы сосредоточились в основном на голландском рынке, но скоро будем наращивать наши маркетинговые усилия.

«Мы видим, что клиенты хотят чего-то другого. Они хотят следующего. Им нужна возможность заряжаться от солнца, а если вы живете в Италии или Японии, вы можете заряжать от солнца больше, чем вам нужно, в среднем за год. В этих странах вам вообще не придется заряжать в течение года. Но в разных странах все по-разному. В США люди водят больше, чем в Европе, поэтому вы, вероятно, сможете удовлетворить две трети своего запаса хода за счет солнечной энергии.