- Цена беспощадно убивала спрос
- Свет в конце туннеля
- Игрушки для богатых
- Недорогая технология, которую можно использовать уже сейчас
"Всё новое - хорошо забытое старое"
Автомобильная история длинная и весьма забавна. Первые авто появились более века тому назад. Примечательно то, что первые образцы работали исключительно на паре или электроэнергии . По воле хитрых нефтяных магнатов, автомобиль получил дизельный двигатель. Экологически чистый транспорт был передвинут на задние позиции и практически забыт. Однако сейчас, мы всё чаще слышим про автомобиль на солнечных батареях, следовательно, история имеет свойство повторятся.
Такой ход событий имел место вплоть до 1955 года, когда американской публике на выставке, организованной концерном GM было представлено компактное авто, имеющее солнечные батареи. Не смотря на заманчивый вид и возможность дистанционного управления, новинка не получила ожидаемой известности. Гениальная разработка Уильяма Кобба была вскоре забыта, а сам проект закрылся из-за урезки в финансировании.
Спустя почти три десятилетия, в 1982 году, инициативу переняли австралийцы. Изобретатель Ханс Толструп проехал весь континент на своём авто, под названием «Quiet Achiever». Однако, даже в эру технологического прогресса, скорость автомобиля на солнечных батареях, не превышала отметки в 20 км/час. Вскоре, эту идею подхватили инженеры-энтузиасты с разных уголков планеты. И уже в следующем году было проведено первое Международное ралли с участием авто сконструированное на солнечных батареях. Впоследствии, автомобили, использующие энергию Солнца, становились всё мощнее, и уже в 1996 году, электрокар «Dream» достиг отметки в 135 км/час.
Цена беспощадно убивала спрос
Не лишним будет сказать и то, что вплоть до начала 21-го века, стоимость электрокаров отпугивала даже потребителей с достатком выше среднего. Главным минусом авто на солнечной батарее, было отсутствие возможности преодолевать значительные расстояния. Ёмкость батареи, даже у самых прогрессивных авто была слишком мала. К примеру, в США, те немногие заправки для электромобилей начали появляться лишь в середине прошлого десятилетия. Учитывая дороговизну ультрасовременных деталей электрокаров, даже мысль о возможной поломке, заставляла трепетать любителей экологически чистых технологий.
Со временем, а именно со второй половины 2000-х, ведущие мировые автомобильные производители решили обуздать этот неосвоенный рынок и взялись за разработку прототипов транспортных средств, работающих на солнечной энергии
. Как следствие, благодаря профессиональному подходу и солидным инвестициям, батареи стали в разы мощнее, солнечные панели компактнее, а сами авто дешевле.
Как и прежде, японцы оказали впереди планеты всей. Уже сейчас на улицах Токио можно встретить не только гибридные авто, но и "Хонды" с "Тойотами", "питающимися" энергией Солнца . Занимательно, что с каждым годом, электрокары становятся всё доступнее, а литий-ионные батареи всё вместительнее. Это даёт возможность покупателям со средним достатком "хвастануть" перед соседями.
На сегодняшний день, средняя цена на автомобиль, использующий солнечные батареи, составляет 25000 "зелёных".
"Пусть всегда будет Солнце..." и хорошее КПД
Помните эту детскую песенку, которую многие частенько напевали, будучи малышами? Она, как нельзя лучше, подходит для нынешней ситуации, касающейся авто оснащенных солнечными панелями. Вышеупомянутые ралли электрокаров, проводятся именно в Австралии, где почти круглый год солнечная погода. Как бы ни было печально, но будем смотреть правде в глаза. При дождливой погоде и пустых аккумуляторах, автомобиль может попросту заглохнуть на шоссе.
Старания инженеров, физиков и механиков всё еще не увенчались значительными успехами. КПД, которое выдают солнечные батареи в авто, так и не перевалило цифру в 15% . При этом, бензиновый двигатель печально известной "шестёрки", с лёгкостью выдаёт 45% . Что ж, всем автолюбителям придётся еще немножко подождать, чтобы получить возможность купить "зелёное" авто с конкурентоспособными характеристиками.
В вариантах подешевле, электромобиль работающий на солнечных батареях, обладает весьма малой мощностью - 1-2 лошадиные силы . И то, это лишь в том случае, если солнечные панели занимают как минимум 2 квадратных метра. Это не слишком влияет на скорость. При хорошем дорожном покрытии и длительном разгоне, некоторые модели автомобилей на солнечной энергии могут достичь отметки в 100 км/час .
Читайте также:
Свет в конце туннеля
Как бы там ни было, но благодаря кропотливой работе инженеров-энтузиастов и групп студентов-изобретателей, верящих в светлое будущее «солнечного» автомобиля, использующего солнечную энергию, ежегодно создаётся всё больше функционирующих образцов "экологически чистых" авто. Даже взглянув на австралийское Международное ралли, можно сделать вывод, что светлое будущее без выхлопных газов уже "не за горами".
Отличным примером может послужить французская автомобильная компания Venturi, создавшая прототипы Astrolab и Ecletic. Как стало известно, эти электрокары имеют не только мощные батареи, заряжаемые как от солнечных панелей, так и от розетки, но и ветровые генераторы. Уже в скором времени, должен начаться серийный выпуск этих авто, если конечно, этот гениальный стартап не "потухнет", как и многие предыдущие. Хочешь - не хочешь, а складывается впечатление, что некто просто не хочет давать зелёный свет на массовое внедрение данной технологии. Но давайте отвлечёмся от плохих мыслей и подробнее рассмотрим эти чуда техники.
Автомобиль Ecletic способен выдавать скорость 50 км/час на протяжении 50 километров , что уже является отличным показателем для "солнечного" авто. Мощность составляет 22 лошадки, что также немало. Хитрые французы, ориентируясь не только на жителей солнечной Австралии и Африки, оснастили модель разъёмом, благодаря которой, батарея авто может зарядиться через розетку. По предварительным данным, подзарядка автомобиля Ecletic не должна занимать более пяти часов. Что ж, это как нельзя кстати подойдёт для европейцев, привыкших к пасмурной погоде, ветрам и дождям. Инженеры Venturi решили не останавливаться и использовать даже ветер, оснастив электромобиль, имеющий солнечные батареи ветровым генератором, дарящий АКБ автомобиля еще дополнительные 15 километров.
Насколько бы ни был заманчив Ecletic, его с лёгкостью переплюнет другая разработка от французской компании - электрический автомобиль Astrolab. Это авто уже способно проехать добрых 110 километров , а крутящий момент даёт возможность разогнаться на прямых участках до 120 км/час . Остальные же характеристики остаются теми же, что и у Ecletic.
Игрушки для богатых
Естественно, электрокары, работающие на солнечной энергии и имеющие литий-ионные батареи до сих пор не могут считаться достойной альтернативой бензиновым автомобилям. Слишком мало электро-заправок, слишком скудные характеристики, слишком большая цена...
Компании, внедряющие эту технологию, никак не могут снизить стоимость в 20-25 тысяч евро за электромобиль функционирующий на солнечных батареях. Уж слишком много умственного труда и ресурсов затрачивается во время конструирования. Поэтому, такие оригинальные новинки, как Astrolab и Ecletic, по-прежнему остаются дорогими игрушками в руках обеспеченных борцов за чистый воздух.
Радует лишь то, что наука не стоит на месте, и уже сегодня, может быть, происходит очередной технологический прорыв, за которым последует полная смена бензиновых двигателей на солнечные. Поживём, увидим. А пока что, давайте отвлечёмся и рассмотрим таблицу с концептами электромобилей, использующих солнечную энергию, массовое производство которых может начатья уже в ближайшее время.
| Название | Страна -разработчик | Год разработки | Дистанция, которую авто способно преодолеть | Максимальная скорость | КПД | Стоимость |
| Stella | Голландия | 2013 | 600 км | 110 км/час | - | - |
| Trev | Австралия | 2008 | 150 км | 150 км/час | - | - |
| Solar World GT | Швейцария | 2014 | - | 275 км/час | - | - |
| Tokai Challenger 2 | Япония | 2010 | - | 160 км/час | 22% | - |
| SolatTaxi | Япония | 2007 | 350 км | 90 км/час | - | - |
| Venturi Astrolab | Франция | 2013 | 110 км | 120 км/час | 15% | 90000 евро |
Три инженера из Мюнхена занимались разработкой доступного электромобиля на солнечных батареях в течение трёх лет. Средства на инженерно-конструкторские работы немцы привлекли с помощью краудфандинговой кампании, собрав за несколько месяцев более 600 тысяч евро на постройку первого ходового прототипа и его испытания. В результате получился электромобиль под названием Sion, оборудованный солнечными панелями.
Всего на компактном кузове удалось разместить 330 фотоэлементов, защищённых от механического воздействия и неблагоприятных условий окружающей среды тонким поликарбонатным покрытием. Солнечные батареи сами по себе способны обеспечить Sion запас хода в 30 километров. Sono Motors планировали выпускать «солнечный» электромобиль с двумя вариантами аккумуляторных батарей — ёмкостью 14,4 и 30 кВт⋅ч.
В первом случае запас хода составлял около 100 километров, а во втором — уже 250 километров. Однако от «младшей» версии решено отказаться — предварительные заказы клиентов поступали только на «старшую» модель. С помощью системы быстрой зарядки батареи электрокара можно зарядить от розетки на 80% всего за 40 минут. Впрочем, аккумулятор можно зарядить и с помощью солнечных батарей — всего за восемь часов.
На центральной панели расположен необычный салонный фильтр на основе… мха. Как заявляют разработчики, мох фильтрует до 20% мелких частиц пыли и заодно поддерживает необходимый уровень влажности в салоне. А ещё есть 10-дюймовый сенсорный экран. Sion будет продаваться в Европе с 2019 года по цене всего 16 тысяч евро, но в стоимость не включена батарея: за неё нужно доплатить ещё 4000, либо оформить аренду.
Автомобили, работающие на солнечной энергии, все еще находятся в стадии разработки, поэтому сильно отличаются друг от друга по внешнему виду, конструкции и основным параметрам. Но все эти автомобили, как и те, что показаны в этой статье имеют основные общие закономерности. Главная - это наличие солнечных собирающих панелей, которые поглощают солнечный свет и преобразуют его в электричество. В большинстве моделей это электричество накапливается в аккумуляторах, откуда оно поступает в электродвигатель, а тот вращает колеса.
Конструкторы стремятся сделать солнечные автомобили такими, чтобы они могли с большей эффективностью использовать свои запасы энергии. Поэтому большинство подобных автомобилей изготовлено из легких материалов и имеют обтекаемую форму, чтоб уменьшить сопротивление ветра. Теоретически солнечный автомобиль способен работать бесконечно долго, ведь ему не требуется иного топлива, кроме солнечного света. К тому же он не производит никаких выбросов, то есть не портит природу. Однако у него есть большой недостаток: такой автомобиль не может двигаться ночью и при сплошной облачности. Сейчас специалисты работают над тем, чтобы преодолеть подобные ограничения.
Схема устройства автомобиля на солнечных батареях
Электричество, получаемое в панелях солнечных коллекторов, передается по проводам в накопительную батарею, то есть в аккумулятор. Аккумулятор питает электродвигатель, который вращает колесный вал и колеса. Специальная система механической передачи, имеющая 12 скоростей, позволяет эффективно использовать энергию в разных дорожных условиях.
Солнечная батарея
Каждый солнечный элемент состоит из двух слоев кремния: Р-типа, то есть позитивный или положительный, и N-типа, то есть негативный или отрицательный. Когда свет попадает на такой элемент, он освобождает электроны в слое Р-типа, которые сами переходят в слой N-типа. Двигатель солнечного автомобиля пользуется запасами этого тока.
Автомобиль "Southern Cross"
Автомобиль "Southern Cross" имеет наклоняемую солнечную панель
Японский "Саузен кросс" имеет длину около 20 футов, весит 620 фунтов и двигается по ровной поверхности со скоростью до 25 миль в час. А так же он оснащен подвижной солнечной панелью.
Подвижная солнечная панель
Чтобы солнечные коллекторы поглощали наибольшее количество света, панель может наклоняться (справа) по направлению к солнцу - даже во время движения автомобиля.
Коллекторная солнечная панель обтекаемой формы
Автомобиль "Солар флер"(Solar flare), построенный в Калифорнийском университете, участвовал в автомобильной гонке "World Solar" - "Мир солнца" 1990 года. Тогда он прошел по необжитым районам Австралийского материка 1800 миль и занял в гонке 11-е место. Автомобиль имеет в длину двадцать футов и 9200 солнечных элементов толщиной меньше визитной карточки. Корпус автомобиля сделан из эпоксидной смолы, армированной углеродом. На борту находится серебряно-цинковая аккумуляторная батарея. Одного ее заряда - без дополнительной солнечной подпитки - хватает на 125 миль пути.
Гонка по Австралии не обошлась без трудностей. Часто ломалась цепная передача, которая использовалась для привода заднего колеса, - как в мотоцикле. И часто прокалывались колеса. Непредвиденные остановки снижали среднюю скорость. Во время той гонки она оказалась равной 27 милям в час вместо предполагавшихся 42 миль в час. После технической доработки "Solar flare " принял участие в двух автогонках по Соединенным Штатам в 1991 году и победил в них.
Бушующий в мире энергетический кризис вдвойне неприятен автомобилистам: кроме резкого повышения цен на услуги автосервиса, ещё возрастают и затраты на горючее. Естественно, что в этом случае есть смысл изучить возможность приобретения/переделки автомобиля, который бы двигался при помощи возобновляемых (альтернативных) источников энергии, в том числе – и энергии Солнца.
История и прогресс в развитии «солнцемобилей»
Первый , который преодолел более-менее значительное расстояние - это машина датчанина Х. Толструпа, с помощью которой изобретателю в 1982 году удалось пересечь Австралию. Правда, сейчас достигнутая им скорость передвижения в 20 км/ч кажется смешной. Поэтому представленный в начале ХХI века автомобиль «Dream» уже развивал скорость в 135 км/ч. Вроде бы, прогресс есть, да ещё какой. Но…
Движется автомобиль на солнечных батареях благодаря наличию фотопреобразователей. Они отвечают за процесс накопления солнечной энергии, которая затем приводит в движение двигатель. И вот тут-то возникают проблемы:
- коэффициент полезного действия фотоэлементов не превышает 12%;
- лёгкие бесколлекторные или низкооборотистые двигатели (встраиваемые прямо в ведущие колёса) наличествуют только в опытных образцах, и их производство не поставлено на поток. Что и понятно, учитывая небольшой спрос на такие двигатели;
- вес автомобиля, от которого будет зависеть его энергоэффективность, невозможно постоянно снижать, поскольку рано или поздно это неблагоприятно скажется на прочности и безопасности машины. Карбоновые же кузова очень дороги;
- шины «солнцемобиля» должны иметь минимальное значение коэффициента трения качения, и при этом обладать достаточным сцеплением с дорожным покрытием. Фирмой Michelin уже освоен выпуск таких шин (модель Radial X), но о массовом их производстве речь тоже пока не идёт.
Единственное, в чём преуспели энтузиасты строительства автомобилей на солнечных батареях – так это в дизайне кузова. С помощью 3D-моделирования и последующей продувке готового образца в аэродинамической трубе обтекаемость машины практически достигает максимума нынешних технических возможностей. Возможно, поэтому лучшие образцы «солнцемобилей» имеют весьма необычные формы и очертания (см. рис.1).
Существующие конструкции автомобилей на солнечных батареях
Производством опытных экземпляров подобных машин занимаются такие гиганты автомобилестроения, как BMW , Toyota , Mercedes , а также французская фирма Venturi , швейцарская компания Green GT и др.
Разработки идут по двум направлениям:
- создание смешанной конструкции автомобиля на солнечных батареях, который в пасмурную погоду мог бы подзаряжаться от электросети, и работать как простой электромобиль;
- создание транспортного средства, в котором бы энергия Солнца использовалась для некоторых вспомогательных потребностей: например, для функционирования навигационной системы, либо кондиционера машины.
Как видим, вопрос о создании «чистого» автомобиля, работающего исключительно на солнечной энергии, пока на повестке дня не стоит. Между тем, экспериментальные конструкции таких машин уже испытаны и предлагаются для продажи весьма состоятельным автолюбителям, которым уже поднадоели традиционные конструкции.
Наиболее удачными технологическими решениями автомобиля на солнечных батареях считаются:
- «Astrolab » (см. рис.2) от фирмы Venturi – максимальная скорость 120 км/ч, запас хода по шоссе 110 км, площадь панели с фотопреобразователями 3,6 м 2 , цена – 92000 евро;
- «Sunswift eVe » (см. рис.3) – совместное детище австралийских компаний Bilstein и Ohlins. Машина разгоняется до скорости 75 км/ч, при запасе хода в 300 км. О цене не сообщается.
Можно ли переделать имеющийся автомобиль в «солнцемобиль»?
Китайский студент Zhu Zhen Lin, студент West Virginia University (США) сумел переделать в автомобиль на солнечных батареях обычную серийную автомашину (см. рис.4). Автомобиль имеет запас хода до 70 км, при максимальной скорости около 40 км/ч.
Солнечные батареи автомобиля состоят из 22 фотоэлектрических преобразователей, установленных на крыше, по бокам и на капоте машины. Особо эстетичной данную конструкцию назвать, конечно, нельзя, но необходимая функциональность в условиях передвижения по городским улицам у такого автомобиля есть. И главное – на всё переоборудование китайский студент затратил всего $ 2400.
Таким образом, перспективы у автомобилей, использующих солнечную энергию, имеются. Наилучшим способом они смогут быть реализованы в качестве комбинированного движителя, который не будет зависеть от погоды и атмосферных условий.
На днях солнцелет Solar Impulse под управлением Бертрана Пикара отправился в полет через все Соединенные Штаты Америки из Сан-Франциско в Нью-Йорк. И появление в наше время данного транспортного средства выглядит как нечто само собой разумеющееся. Ведь по всему миру с каждым днем становится все больше и больше самолетов, автомобилей и прочих средств передвижения
, работающих на энергии Солнца
. О них и пойдет речь в этом обзоре.
Solar Impulse – это самолет, который не использует никакие другие источники энергии, кроме как солнечные панели. Для того, чтобы это стало возможным, создателям данного транспортного средства пришлось оснастить его крыльями с размахом 61 метр, на них и были расположены упомянутые выше элементы питания. В конце мая 2013 года Solar Impulse оправился в полет через всю США, от Западного Побережья страны до Восточного.
Построенная в 2010 году яхта PlanetSolar стала одним из самых уникальных и интересных в мире плавательных средств. Ведь вся ее палуба покрыта солнечными панелями, а создан данный корабль был для осуществления давней мечты своего хозяина – кругосветного путешествия на энергии Солнца.
В небольшом швейцарском городе Тенна в Альпах, являющемся одним из центров горнолыжного туризма, в 2012 году появилась канатная дорога на солнечных батареях, первый в мире объект подобного рода. Панели в ней весят вдоль линий подъемника.
Конечно, велосипеду для движения никакое электричество не нужно – он едет вперед за счет силы ног владельца либо гравитации. Однако энергия не помешала бы всевозможным мобильным устройствам человека, который передвигается на этом транспортном средстве.
Самые современные электромобили могут проехать на одной зарядке аккумуляторов максимум пару сотен километров. Но этот показатель можно увеличить практически до бесконечности, если оснастить транспортное средство солнечными панелями. В качестве примера тому можно привести электрический автомобиль SolarWorld GT, на котором его владельцы совершили кругосветное путешествие.
Лишь недавно компания SolarLab начала выпуск речных трамвайчиков Solar Shuttle, работающих от солнечных панелей, установленных на их изогнутых крышах, а уже сейчас подобные транспортные средства плавают по водоемам Лондона, Констанцы и Гамбурга.
Несмотря на свое название, мотоцикл Lune предназначен, в первую очередь, для езды в светлое время суток. А имя свое он получил благодаря форме полумесяца, на который данное транспортное средство становится похоже во время стоянок, когда владелец раздвигает систему солнечных панелей для зарядки аккумуляторов байка.
Еще одно транспортное средство с названием Solar Shuttle. Только теперь это не речной трамвайчик, а вполне сухопутных автобус, правда, тоже небольших размеров. Предназначен он для езды внутри студгородка университета Wake Forest University в городе Уинстон-Сейлем в американском штате Северная Каролина.
На улицах некоторых городов в Швейцарии недавно появилась целая сеть небольших прогулочных поездов, которые передвигаются исключительно за счет солнечных панелей, установленных у них на крыше. А кое-где эти средства передвижения используются даже в качестве общественного транспорта.
Уже в 2014 году Американское космическое агентство планирует запустить за пределы Земли самый большой в истории солнечный парус Sunjammer – летательный аппарат, который будет передвигаться за счет давления фотонов на огромную зеркальную поверхность (примерно 1200 квадратных метров). Данный проект при удачной реализации станет наглядным доказательством тому, что путешествовать в Космосе можно на сколь угодно далекие расстояния без оглядки на ограниченность ресурсов.
