Сонячна енергія в автомобілебудуванні

Паливна криза у світі не за горами. Нещодавно озвучувалися дані про те, що при збереженні нинішніх темпів видобутку нафти в Україні, її вистачить на 30 років. Тобто запаси тануть з кожним днем, а споживання зростає. Крім того, є інша проблема. Від великої кількості автомобілів щодня в атмосферу надходить маса вихлопних газів із шкідливими речовинами. Ці проблеми слід вирішувати. Причому найближчим часом. Деякі фахівці бачать вихід у створенні електромобілів, які працюють на сонячній енергії. Справді, це не фантастична розповідь, а реальні розробки. Звичайно, до випуску серійних моделей ще далеко, але є робочі зразки, включаючи гоночні кари.

Використання сонячної енергії в автомобілебудуванні

Вперше фотоелектричні панелі на даху автомобіля спробували встановити досить давно. У наш час з'явилися повноцінні авто, які рухаються виключно від сонячної енергії. І ці автомобілі робляться не в одиничному екземплярі ентузіастами, а у виробничих цехах великих автомобільних корпорацій.

Автомобіль на сонячних батареях

Розробкою автомобіля займався Вільям Кобб – інженер компанії GM. Ці дослідження були профінансовані автомобільним гігантом, сподіваючись на прорив. Але тоді дослідження згорнули через низьку рентабельність, а повернулися до них лише за кілька десятиліть.

До розробок авто на сонячній енергії повернулися у дев'яності роки минулого століття. На цей час ККД фотоелементів досяг 15 відсотків. Це стало потужним поштовхом до освоєння енергії сонця. До справи розробки електромобілів підключилося багато великих концернів. Нещодавно з'являлися повідомлення про те, щоспеціалістам зі Spektrolab вдалося отримати сонячні панелі з ККД понад 30%. Але серійних зразків з такою ефективністю поки що не випускається.

Сонячні панелі на даху машини

Особливості автомобілів на енергії сонця

Електромобілів із сонячними батареями об'єднують у собі всі останні розробки в галузі автомобілебудування. Оскільки ККД фотоелементів невеликий, потрібно мінімізувати вагу машини та втрати енергії на терті, а також покращити аеродинаміку. Саме тому в таких електромобілях використовуються останні розробки у сфері трансмісії, коліс, покришок. Для виготовлення кузова використовуються міцні, але легкі композитні матеріали.Такі концепт-кари надалі є донорами технологій для серійних моделей.

Наприклад, для електромобілів у свій час були розроблені електромотори безколекторного типу, що мають малу вагу та полюси з рідкісноземельних металів. Для того, щоб позбавитися втрат на трансмісії, були розроблені колеса-мотори. Тобто електродвигун встановлюється прямо на кожне колесо. Відомі виробники шин (Dunlop, Michelin) вже працюють над створенням спеціальних шин для електромобілів. Коефіцієнт опору коченню вони досягає 0,007. Подібні покришки дозволяють суттєво економити на енергії, що витрачається, і вже використовуються на деяких автомобілях з ДВС.

Ось такий автомобіль із майбутнього

Серйозним кроком стала розробка сонячних батарей малої товщини. Такими панелями можна обладнати будь-які поверхні кузова авто, що збільшує площу поглинання. При конструюванні звичайних серійних автомобілів сонячні панелі стали встановлюватися в них і виробляти електроенергію для живлення клімат-контролю, системи.мультимедіа під час паркування. Крім того, було проведено серйозну роботу зі зниження коефіцієнта аеродинамічного опору. В електромобілях він становить 0,1.

Багато автомобілів на сонячній енергії мають футуристичний зовнішній вигляд. Це не дизайнерські вишукування, а необхідність додаткової площі кузова. На неї можна встановити більше фотоелементів та наростити поглинання сонячної енергії.

Про серійний випуск геліо автомобілів поки що говорити передчасно. Щоб зробити їх масовими потрібно вирішити низку важких завдань. Ось основні з них:

збільшення ККД фотоелементів;
зниження вартості сонячних панелей;
Зниження ваги автомобіля.

Плюси та мінуси геліо автомобілів

Отже, підіб'ємо підсумки з плюсів і мінусів автомобілів на сонячній енергії.

Сонячна енергія безкоштовна;
Не потрібна мережа заправних станцій;
Фотоелементи мають великий термін служби (до 30 років);
Не викидів а атмосферу;
Використання таких авто стимулює розробку передових технологій у суміжних галузях.

Низький ККД фотоелектричних панелей (максимум 12-15%);
Висока вартість сонячних панелей;
Ефективність вироблення електроенергії залежить від часу доби та погоди;
Необхідно накопичувати енергію від батарей.

Приклади електромобілів на сонячних батареях

Випуском цього електромобіля займаються спеціалісти компанії Venturi.Максимальна швидкість, яку розвиває авто, становить 120 кілометрів на годину. Пробіг до 110 кілометрів. На автомобілі закріплені фотогальванічні елементи загальною площею 3,6 квадратних метрів. Вартість цього дива становить понад 90 тисяч євро.

Як кажуть конструктори, таких параметрів їм вдалося досягти завдяки вдосконаленому кузову автомобіля. Astrolab подібний до гоночних болідів. Внутрішня частина машини виконана у вигляді карбонового монокока для захисту водія та пасажира. Дизайн Astrolab розробив Сашко Лакік. Сам він називає цей електромобіль як крило на колесах. Повернутись до змісту

Ecletic є ще одним геліомобілем від Venturi. Потужність двигуна цього авто становить 22 кінські сили. Для порівняння, в інших авто на сонячних батареях потужність у середньому становить одну кінську силу з двох квадратних метрів панелей. Ecletic працює лише від енергії сонця.

Конструктори з голландського технічного університету Ейндховена називають концепт-кар Stella першим сімейним геліомобілем. У ньому можуть переміщатися до чотирьох осіб. Салон комфортний і їздити в ньому можна із зручністю. У «Стеллі» також є чималий багажник. Кузов автомобіля виконаний з алюмінію та вуглеволокна. Маса всього 380 кілограмів при габаритах 4,5 на 1,65 метра.

Solar World GT

Розробкою цього електромобіля займається швейцарська компанія Green GT. Заявлені характеристики в нього вражаючі.Максимальна швидкість, що розвивається 275 кілометрів на годину. Розгін до «сотки» виконується за 4 секунди. При цьому потужність електромотора планується на рівні 350-400 л. с.

Електромобіль Solar World GT

Швидше за все, автомобіль буде укомплектований великою кількістю акумуляторів для забезпечення такої великої потужності.

Гонки на сонцемобілях в Австралії

Говорячи про використання сонячної енергії в автомобілебудуванні, не можна не згадати про гонки на геліомобілях в Австралії. Вони проводяться помаршруту Дарвін - Аделаїда раз на два роки. У них беруть участь лише автомобілі, які працюють на сонячній енергії.

Гонки на електромобілях в Австралії, Дарвін – Аделаїда

Місткість акумуляторних батарей обмежена сумарним значенням 5 кВт/год;
Пересування здійснюється у період з 8-00 до 17-00;
Вага водія не менше ніж 80 кілограм. В іншому випадку до авто підвішується баласт;
Команда учасників складається з 2-4 водіїв.

Цікава статистика цього змагання та поступове покращення характеристик електромобілів. У 2011 році участь у перегонах взяли 37 команд. До фінішу дійшли лише сім. Тоді перемогли японці, друге місце посіли голландці, третє – США. Японський автомобіль Tokai Challenger 2 подолав трасу трохи менше, ніж за 33 години. Швидкість у середньому була близько 92 кілометрів на годину. Через два роки у змаганнях перемогли голландці на сімейному автомобілі Stella, який вже згадувався вище. Їхній автомобіль розганявся на трасі до 110 кілометрів на годину.

Можна впевнено сказати, що електромобілі на сонячних батареях поступово входять у наше життя. Про масове використання говорити поки що рано, оскільки є низка проблем, які серйозно стримують розвиток. Але за кілька десятків років геліомобіль обов'язково переїде з розряду «іграшок для мільйонера» у продукт, доступний масовому користувачеві.