Samochód solarny - Solar car
Samochód solarny jest pojazd słonecznej wykorzystywane do transportu lądowego. Samochody słoneczne zwykle zasilane są wyłącznie energią słoneczną, chociaż niektóre modele uzupełniają tę moc za pomocą akumulatora lub wykorzystują panele słoneczne do ładowania akumulatorów lub uruchamiają systemy pomocnicze w samochodzie, który głównie wykorzystuje energię z akumulatora.
Samochody zasilane energią słoneczną łączą w sobie technologię stosowaną zwykle w przemyśle lotniczym , rowerowym , alternatywnych źródeł energii i motoryzacyjnym . Konstrukcja pojazdu zasilanego energią słoneczną jest poważnie ograniczona ilością energii włożonej do samochodu. Większość samochodów zasilanych energią słoneczną zbudowano z myślą o wyścigach samochodów wykorzystujących energię słoneczną . Niektóre prototypy zostały zaprojektowane do użytku publicznego. Obecnie na rynku nie są dostępne żadne samochody napędzane głównie słońcem.
Samochody słoneczne są zależne od układu słonecznego, który wykorzystuje ogniwa fotowoltaiczne (ogniwa fotowoltaiczne) do przekształcania światła słonecznego w energię elektryczną. W przeciwieństwie do słonecznej energii cieplnej, która zamienia energię słoneczną na ciepło, ogniwa fotowoltaiczne bezpośrednio przekształcają światło słoneczne w energię elektryczną. Kiedy światło słoneczne (fotony) uderza w ogniwa fotowoltaiczne, wzbudzają elektrony i umożliwiają im przepływ, tworząc prąd elektryczny. Ogniwa fotowoltaiczne wykonane są z materiałów półprzewodnikowych, takich jak krzem oraz stopy indu, galu i azotu. Krzem krystaliczny jest najczęściej używanym materiałem, a jego wydajność wynosi 15-20%.
Historia
Pierwszym wynalezionym modelem samochodu na energię słoneczną był maleńki 15-calowy pojazd stworzony przez pracownika General Motors, Williama G. Cobba. Wyznaczony Sunmobile , wystawił go w 1955 roku na konwencji Powerama w Chicago. Składał się z 12 selenowych ogniw fotowoltaicznych i małego silnika elektrycznego.
Panele słoneczne
Panel słoneczny składa się z setek ogniw słonecznych przekształcających światło słoneczne w energię elektryczną. W celu skonstruowania tablicy, ogniwa fotowoltaiczne są umieszczane razem, tworząc moduły, które są umieszczane razem w celu utworzenia tablicy. Większe macierze w użyciu mogą wytwarzać ponad 2 kilowaty (2,6 KM).
Panel słoneczny można zamontować na sześć sposobów:
- poziomy . Ten najczęstszy układ zapewnia największą ogólną moc przez większość dnia na niskich szerokościach geograficznych lub w wyższych szerokościach geograficznych i zapewnia niewielką interakcję z wiatrem. Poziome tablice mogą być zintegrowane lub mieć postać wolnego czaszy.
- pionowe . Taki układ jest czasami spotykany w żaglach wolnostojących lub zintegrowanych w celu wykorzystania energii wiatru. Użyteczna energia słoneczna jest ograniczona do poranków, wieczorów lub zim i wtedy, gdy pojazd kieruje się we właściwym kierunku.
- regulowany . Wolne panele słoneczne można często przechylać wokół osi ruchu w celu zwiększenia mocy, gdy słońce jest nisko i daleko z boku. Alternatywą jest przechylenie całego pojazdu podczas postoju. Regulacja dwuosiowa występuje tylko w pojazdach morskich, gdzie opór aerodynamiczny ma mniejsze znaczenie niż w pojazdach drogowych.
- zintegrowany . Niektóre pojazdy pokrywają każdą dostępną powierzchnię ogniwami słonecznymi. Niektóre komórki będą ustawione pod optymalnym kątem, podczas gdy inne będą zacienione.
- przyczepa . Przyczepy solarne są szczególnie przydatne do modernizacji istniejących pojazdów o małej stabilności, np. rowerów. Niektóre przyczepy zawierają również akumulatory, a inne również silnik napędowy.
- zdalne . Montując panel słoneczny w miejscu stacjonarnym zamiast w pojeździe, można zmaksymalizować moc i zminimalizować opór. Wirtualne połączenie z siecią wiąże się jednak z większymi stratami energii elektrycznej niż w przypadku prawdziwych pojazdów zasilanych energią słoneczną, a akumulator musi być większy.
Wybór geometrii panelu słonecznego obejmuje optymalizację między mocą wyjściową, oporem aerodynamicznym i masą pojazdu, a także względami praktycznymi. Na przykład swobodny, poziomy daszek zapewnia 2-3 razy większą powierzchnię pojazdu ze zintegrowanymi ogniwami, ale zapewnia lepsze chłodzenie ogniw i zacienienie jeźdźców. Trwają również prace nad cienkimi elastycznymi panelami słonecznymi.
Panele słoneczne w samochodach słonecznych są montowane i hermetyzowane w zupełnie inny sposób niż stacjonarne panele słoneczne. Panele słoneczne w samochodach solarnych są zwykle montowane za pomocą dwustronnie klejącej taśmy klasy przemysłowej bezpośrednio na karoserii samochodu. Macierze są obudowane cienkimi warstwami Tedlaru.
Niektóre samochody solarne wykorzystują ogniwa słoneczne z arsenku galu o wydajności około trzydziestu procent. Inne samochody zasilane energią słoneczną wykorzystują krzemowe ogniwa słoneczne o wydajności około dwudziestu procent.
Baterie
Akumulator w typowym samochodzie solarnym wystarcza, aby samochód mógł przejechać 250 mil (400 km) bez słońca i umożliwić mu ciągłą jazdę z prędkością 60 mph (97 km/h).
Motoryzacja
Silniki stosowane w samochodach solarnych zwykle generują około 2 lub 3 konie mechaniczne, jednak eksperymentalne lekkie samochody solarne mogą osiągać taką samą prędkość jak typowy samochód rodzinny (100 mph (160 km/h)).
Telemetria
Aby samochód działał płynnie, kierowca musi monitorować wiele wskaźników, aby wykryć możliwe problemy. Samochody bez wskaźników prawie zawsze są wyposażone w bezprzewodową telemetrię , która pozwala zespołowi kierowcy monitorować zużycie energii samochodu, przechwytywanie energii słonecznej i inne parametry, a tym samym pozwala kierowcy skoncentrować się na jeździe.
Wyścigi
Dwa wyścigi samochodów zasilanych energią słoneczną to World Solar Challenge i American Solar Challenge , zawody w stylu rajdów drogowych, w których rywalizują różne zespoły uniwersyteckie i korporacyjne.
W World Solar Challenge biorą udział zawodnicy z całego świata, którzy ścigają się, by przemierzyć kontynent australijski na dystansie 3000 kilometrów (1900 mil). Prędkości pojazdów stale rosły. Na przykład wysokie prędkości uczestników wyścigu z 2005 roku doprowadziły do zmiany przepisów dotyczących samochodów na energię słoneczną startujących w wyścigu 2007, a także w 2014 roku.
Amerykański Solar Wyzwanie , poprzednio znany jako „North American Solar Challenge,” i „” Sunrayce USA, posiada głównie kolegiaty zespołów wyścigowych w określonych odstępach czasu w Stanach Zjednoczonych i Kanadzie. Ten wyścig zmienił również zasady ostatniego wyścigu, ponieważ zespoły osiągały regulowane ograniczenia prędkości. Ostatnie American Solar Challenge odbyło się od 6 do 22 lipca 2018 roku z Omaha w stanie Nebraska do Bend w stanie Oregon. Dell Winston Szkoła Solar Car Wyzwanie to coroczny wyścig samochód zasilany energią słoneczną dla licealistów. Wydarzenie przyciąga drużyny z całego świata, ale przede wszystkim z amerykańskich szkół średnich. Wyścig po raz pierwszy odbył się w 1995 roku. Każda impreza jest końcowym produktem dwuletniego cyklu edukacyjnego zainicjowanego przez zespół Winston Solar Car Team. W latach nieparzystych wyścig jest torem drogowym, który zaczyna się w Dell Diamond w Round Rock w Teksasie; zakończenie kursu zmienia się z roku na rok. W latach parzystych wyścig jest wyścigiem torowym wokół Texas Motor Speedway. Firma Dell sponsoruje to wydarzenie od 2002 roku.
RPA Solar Wyzwanie jest półroczny dwutygodniowy wyścig samochodów zasilanych energią słoneczną wzdłuż i wszerz RPA. Zespoły będą musiały budować własne samochody, projektować własne systemy inżynieryjne i ścigać się tymi samymi maszynami w najbardziej wymagającym terenie, jaki kiedykolwiek widziały samochody zasilane energią słoneczną. Wyścig w 2008 roku dowiódł, że impreza ta może przyciągnąć zainteresowanie publiczności i że ma niezbędne międzynarodowe wsparcie FIA. Pod koniec września wszyscy uczestnicy wystartują z Pretorii i udadzą się do Kapsztadu przez N1, a następnie przejadą wzdłuż wybrzeża do Durbanu, a następnie wspiąć się na skarpę w drodze powrotnej do mety w Pretorii 10 dni później. W 2008 roku wydarzenie zostało zatwierdzone przez Międzynarodową Federację Samochodów Solarnych (ISF), Fédération Internationale de l'Automobile (FIA), World Wildlife Fund (WWF), co czyni go pierwszym Solar Race, który otrzymał poparcie tych 3 organizacji.
Istnieją inne wyścigi dystansowe, takie jak Suzuka , Phaethon , WGC (WSR/JISFC/WSBR) oraz World Solar Rally na Tajwanie . Suzuka i WGC to coroczny wyścig torowy w Japonii, a Phaethon był częścią Olimpiady Kulturalnej w Grecji tuż przed Igrzyskami Olimpijskimi w 2004 roku .
Rekord prędkości
Rekordy Guinnessa uznają rekord prędkości na lądzie dla pojazdów zasilanych wyłącznie panelami słonecznymi. Rekord ten jest obecnie w posiadaniu Sky Ace TIGA z Uniwersytetu Ashiya . Zapis 91.332 km / h (56.75 mph) została powołana w dniu 20 sierpnia 2014 roku na lotnisku Shimojishima w Miyakojima , Okinawa , Japonia . Poprzedni rekord został ustanowiony przez Uniwersytet Nowej Południowej Walii samochodem Sunswift IV . Jego 25-kilogramowa (55 funtów) bateria została usunięta, więc pojazd był zasilany tylko przez panele słoneczne. Rekord 88,8 km/h (55,2 mil/h) został ustanowiony 7 stycznia 2011 r. w bazie lotniczej marynarki wojennej HMAS Albatross w Nowra , bijąc dotychczasowy rekord samochodu General Motors Sunraycer wynoszący 78,3 km/h (48,7 mil/h). Rekord odbywa się na odcinku 500 metrów (1600 stóp) i stanowi średnią z dwóch biegów w przeciwnych kierunkach.
Samochody do użytku publicznego
.JPG)
Pierwszy rodzinny samochód na energię słoneczną został zbudowany w 2013 roku. Naukowcy z Case Western Reserve University opracowali również lepszy samochód na energię słoneczną, który może szybciej się ładować dzięki lepszym materiałom użytym w panelach słonecznych.
Chiński producent paneli słonecznych Hanergy planuje budować i sprzedawać konsumentom w Chinach samochody zasilane energią słoneczną wyposażone w akumulatory litowo-jonowe . Hanergy twierdzi, że pięć do sześciu godzin światła słonecznego powinno pozwolić cienkowarstwowym ogniwom słonecznym samochodów generować od 8 do 10 kWh energii dziennie, umożliwiając samochodowi pokonanie około 80 km (50 mil) na samej energii słonecznej. Maksymalny zasięg wynosi około 350 km (217 mil).
W czerwcu 2019 roku ogłoszono słoneczno-elektryczny Lightyear One . Zaprojektowana przez byłych inżynierów z Tesli i Ferrari , maska i dach samochodu składają się z paneli słonecznych. Pojazd ładuje się również na zwykłej energii elektrycznej, a także na stacjach szybkiego ładowania, a w 2021 r. ma wejść do ograniczonej produkcji, kosztując około 135 tys. dolarów.
W sierpniu 2019 r. firma Aptera Motors ogłosiła kampanię finansowania napędzanego energią słoneczną, bardzo wydajnego pojazdu elektrycznego „Never Charge” o nazwie Aptera , o zasięgu do 1000 mil. Ta kampania finansowania zakończyła się sukcesem, a prototyp Aptera został pokazany, a pojazd elektryczny wystartował 4 grudnia 2020 r.
W lipcu 2020 r. niemiecki producent samochodów Audi podpisał MOU z izraelskim start-upem Apollo-Power w sprawie planu rozwoju dotyczącego włączenia lekkich, elastycznych paneli należących do firmy do części samochodowych. Agenda Apollo-Power polega na przekształceniu każdego samochodu na świecie w energię słoneczną.
Zobacz też
- Lista zespołów samochodów solarnych
- Lista prototypowych samochodów zasilanych energią słoneczną
- Łódź elektryczna
- Zestaw samochodowy
- Cichy wyczynowiec
- Lista zmotoryzowanych trójkołowców