У майбутнє на «сонячному» автомобілі. Сонячний автомобіль – від іграшки до реальної альтернативи Машина на сонячній енергії

Про те, що фотопанелі можна встановлювати на дахах машин, відомо досить давно. Але мало хто думає, що вже створено повноцінний автомобіль на сонячних батареях, який працює тільки від енергії сонця. Причому це не поодинокі екземпляри винахідників-аматорів, а сучасні розробки великих компаній.

Більше того, існує навіть особливий чемпіонат, у якому мають право змагатися лише автомобілі на сонячній енергії. Він називається World Solar Challenge і проходить в Австралії. За регламентом учасники повинні подолати 3000 км, що відокремлюють Дарвін від Аделаїди (тобто перетнути всю Австралію з півночі на південь), не використовуючи жодних додаткових енергоджерел. Проходить цей чемпіонат раз на два роки, у 2013р. у ньому виступали 40 команд із більш ніж 20 країн-учасниць. Перемогу тоді здобула голландська Nuon, її автомобіль підтримував середню швидкість 90 км/год, незважаючи на погані погодні умови.

Особливості геліоавтомобілів

Таким чином, машини на сонячній енергії це вже давно не міф, а звичайна реальність. Щоправда, назва «автомобіль» не зовсім правильна, по суті це електромобіль, адже він оснащений саме електродвигуном. На даху автомобіля розміщуються фотопанелі, які забезпечують мотор енергією. Також обов'язково є потужні акумулятори, необхідні накопичення енергії. Причому зазвичай виробники передбачають комбінований варіант зарядки акумуляторних блоків. Тобто за потреби їх можна підзарядити від спеціальної електромережі. Робиться це для підвищення надійності та робочого ресурсу сонячного автомобіля.

Вигоди від масового використання таких сонячних електромобілів є очевидними. Це відсутність забруднення навколишнього простору, і зручність експлуатації, і незалежність від заправок. Проте є й низка проблем. Насамперед – недостатньо високий ККД сучасних фотоелементів (і надто висока вартість високопродуктивних дослідних зразків). Крім того, це необхідність максимально знизити вагу автомобіля без зменшення його міцності, тобто застосування досить дорогих композитних матеріалів.

Проте інженери продовжують активну роботу в цьому напрямку, оскільки перспективність геліоавтомобілів не викликає сумнівів. А отже, необхідна ефективна, але не надто дорога сонячна батарея та міцні, але легкі склади для корпусу (адже вага електромотора та акумуляторів не можна опустити нижче за певну позначку).

Які бувають сонячні автомобілі

Автомобілі на сонячній енергії сильно виділяються зі звичного образу. Їх дизайн найчастіше нагадує деякі фантастичні апарати майбутнього, а не цілком реальні працюючі машини. Пояснюється це не так фантазією розробників, як практичною необхідністю. Адже для повноцінної роботи такого автомобіля потрібно багато сонячних батарей, тому площу покриття доводиться збільшувати.

Stella - сімейний геліоавтомобіль із Нідерландів

У Голландії (Технічний Університет ім. Ейндховена) створили концепт, який цілком може претендувати на звання «першого у світі сімейного автомобіля на сонячній енергії». Прототип отримав назву Stella та вміщує чотирьох осіб. Причому не просто вміщує, а й дозволяє їм цілком комфортно розміститися в салоні. Більше того, в автомобілі передбачено і цілком місткий багажник. Кузов «Стели» виготовлений з вуглеволокон та алюмінію, тому вага концепту – всього 380кг при довжині 4,5 м та ширині 1,65.

На даху автомобіля встановлені гнучкі високопродуктивні панелі, а керування здійснюється за допомогою «розумного керма» та сенсорного екрану (замість звичних кнопок). Максимальна швидкість "Стелли" - 110 км/год, а в темряві при повністю заряджених батареях вона може пройти 600 км. До речі, у 2013р. Stella досить успішно брала участь у World Solar Challenge.

Гоночні технології для широких мас

Компанія Venturi випустила на ринок сонячний автомобіль Astrolab. Причому це не просто концепт-розробка, це повноцінна комерційна модель, яку може придбати будь-хто. Розраховано її на двох пасажирів. Технічних характеристик машини, створеної на базі гоночних болідів Формули-1, цілком достатньо для комфортної повсякденної їзди.

Потужність асинхронного двигуна – 16 кВт, максимальна швидкість – 110-120км/год, вага самого автомобіля – лише 300 кг. В Astrolab встановлені акумулятори 7 кВт/год та загальною масою 110 кг.

Три інженери з Мюнхена займалися розробкою доступного електромобіля на сонячних батареях протягом трьох років. Кошти на інженерно-конструкторські роботи німці залучили за допомогою краудфандингової кампанії, зібравши за кілька місяців понад 600 тисяч євро на будівництво першого ходового прототипу та його випробування. Внаслідок цього вийшов електромобіль під назвою Sion, обладнаний сонячними панелями.

Всього на компактному кузові вдалося розмістити 330 фотоелементів, захищених від механічної дії та несприятливих умов довкілля тонким полікарбонатним покриттям. Сонячні батареї самі по собі здатні забезпечити Sion запас ходу 30 кілометрів. Sono Motors планували випускати «сонячний» електромобіль із двома варіантами акумуляторних батарей — ємністю 14,4 та 30 кВт•год.

У першому випадку запас ходу складав близько 100 кілометрів, а в другому вже 250 кілометрів. Однак від «молодшої» версії вирішено відмовитись — попередні замовлення клієнтів надходили лише на «старшу» модель. За допомогою системи швидкого заряджання батареї електрокара можна зарядити від розетки на 80% лише за 40 хвилин. Втім, акумулятор можна зарядити і за допомогою сонячних батарей - всього за вісім годин.

На центральній панелі розташований незвичайний салонний фільтр на основі моху. Як заявляють розробники, мох фільтрує до 20% дрібних частинок пилу і заразом підтримує необхідний рівень вологості в салоні. А ще є 10-дюймовий сенсорний екран. Sion продаватиметься в Європі з 2019 року за ціною всього 16 тисяч євро, але у вартість не включено батарею: за неї потрібно доплатити ще 4000, або оформити оренду.

В останнє десятиліття таке невичерпне джерело енергії, як сонячне світло, все більше привертає увагу світової спільноти. Застосування сонячної енергії для руху транспорту є перспективним напрямом у сфері розвитку транспортних технологій.
До групи сонячного транспорту належать усі наземні, водні та повітряні види транспортних засобів, які для пересування використовують енергію сонця. Такі машини, як правило, комплектуються сонячними батареями, фотоелементи яких перетворюють видиме сонячне світло, інфрачервоне та ультрафіолетове випромінювання в

електричну енергію, яка надалі використовується для живлення їх електродвигунів.

Незважаючи на те, що використання сонячних батарей як енергетичних елементів транспортних засобів є досить перспективним, існує група факторів, що негативно впливають на швидкість розвитку та впровадження сонячних технологій у світову інфраструктуру. У той час, коли застосування сонячних батарей забезпечує високу ефективність роботи електричних транспортних засобів у ясну, сонячну погоду, у вечірній та нічний час, а також у дні похмурої погоди використання цих фотоелектричних елементів зовсім не практично. Виходячи з цього, у більшості сучасних видів електричного транспорту доцільніше використовувати сонячні батареї виключно як додаткові елементи живлення електродвигунів, поряд зі стандартними акумуляторними батареями.

Хоча сонячне світло можна використовувати абсолютно безкоштовно, створення сонячних панельних елементів коштуватиме досить дорого. До того ж, 90 відсотків сонячних панелей виготовляється із кремнію, що робить їх виробництво екологічно небезпечним. Цей фактор є однією з головних причин гальмування швидкого розвитку у світі сонячних транспортних технологій.

Термін служби сонячних модулів складає близько 30 років. Виробники традиційних сонячних панелей зазвичай надають 10-річну гарантію на свою продукцію. Однак, проблема ефективного використання даних елементів в електротранспорті полягає в тому, що велика частина фотоелектричних панелей призначена для стаціонарної установки, і не здатна протистояти вібраціям. Крім того, сонячні батареї досить габаритні та значно ускладнюють конструкцію транспортного засобу.

ККД більша частина сонячних елементів становить 10 %, і лише деяких – 15 %. Тому сонцемобілі зможуть конкурувати з бензиновими автомобілями тільки після випуску досконаліших і менш дорогих сонячних батарей з ККД не нижче 50%.

Принцип роботи сонячних батарей, що використовуються в сонячних транспортних засобах, полягає у виробництві постійного струму при потраплянні сонячного світлового випромінювання на кремнієві пластини. При конструюванні масиву сонячних батарей використовують десятки таких пластин, оскільки одинична кремнієва пластина не здатна виробляти значних струмів. Логічно, що сумарна потужність сонячних батарей залежить від загальної кількості кремнієвих пластин, що використовуються в ній, і площі створюваної ними поверхні. Продуктивність роботи сонячних батарей прямо залежить від інтенсивності випромінювання сонця та кута розміщення сонячних модулів.

Електрична енергія, що виробляється сонячними батареями, накопичується в денний час у додаткових, встановлених у транспортному засобі, акумуляторах, і в подальшому використовується з метою його переміщення.
Застосування фотоелектричних елементів дозволяють суттєво підвищити запас ходу електричного транспорту без заряджання його тягових акумуляторів від електромережі.

Типи сонячних транспортних засобів

Сонячні автомобілі (електромобілі на сонячних батареях)

У сонячних автомобілях застосовуються фотоелектричні елементи для перетворення сонячної енергії на електрику, яке живить електричний двигун. Як правило, сонячні автомобілі пересуваються завдяки сонячному світлу вдень, і вночі використовують енергію стандартних акумуляторних батарей.

Конструкція сонячних автомобілів відрізняється від традиційної. Практично весь їхній зовнішній корпус покритий сонячними панелями. Оскільки сонячні панелі досить габаритні, виробники цих транспортних засобів роблять все можливе для покращення аеродинаміки та зменшення загальної маси сонцемобілів. Більшість практичних моделей сонячних автомобілів розраховані для перевезення одного чи двох пасажирів.

Перша модель сонячного автомобіля, розроблена Вільямом Кообом, була представлена ​​на міжнародній виставці в Чикаго ще 1955 року. Автор цього автомобіля запевняв усіх, що сонцемобілі чекає світле майбутнє, і незабаром ними будуть насичені всі світові автомагістралі. Здавалося, Кооб мав би рацію, але чомусь все склалося не так, як передбачалося... Фінансування проекту розвитку сонячних автомобілів було закрито під впливом великої автомобілебудівної компанії «Ford». І лише у 80-х рр., коли світова громадськість реально стурбувалася станом екології, ідеї виробництва сонячних автомобілів знову повернулися.

Перший серійний сонцемобіль Venturi Astrolab було випущено у 2006 році. Модель оснастили асинхронним електричним двигуном, потужністю в 16 кВт і моментами, що крутять, 50 Нм, 7 кВт∙год нікель-метал-гібридним аккумулятором і 600 Вт панельною сонячною батареєю.

Сонячні батареї

Як уже говорилося раніше, сонячні батареї можуть складатися з десятків фотоелектричних елементів, здатних перетворювати сонячне світло на електрику. З окремих фотоелементів формують модулі, розміщуючи які разом утворюється масив сонячної панелі. Великі масиви сонячних панелей здатні виробляти понад 2 кВт електроенергії.

Розміщення сонячних батарей у сонцемобілях може бути:

• горизонтальним. Це найбільш поширений тип розташування сонячних панелей у сонцемобілях. Як правило, вони інтегровані у цих транспортних засобах у вигляді вільного навісу.
• вертикальним. Таке розташування масиву фотоелектричних елементів зустрічається набагато рідше за горизонтальне. Зазвичай розміщення такого плану властиве транспортним засобам, які для забезпечення своєї роботи крім сонячної енергії використовують енергію вітру.
• з регульованим нахилом.
• інтегрований по всій зовнішній поверхні транспортного засобу. У деяких видах автомобілів виробники покривають фотоелектричними елементами кожен сантиметр зовнішньої корпусної конструкції, при цьому одні фотоелементи завжди знаходяться під впливом сонця, інші - в тіні.
• віддаленим

Типовий сонцемобіль може проїхати близько 400 км на енергії, вироблену протягом дня сонячною батареєю. Рекордсменом за швидкісними характеристиками серед сонячних автомобілів є модель Sunswift IV, розроблена групою студентів Університету Нового Південного Уельсу. Цей сонцемобіль здатний розганятися до 88,8 км/год. Рекордні показники швидкості проекту Sunswift IV були зафіксовані та занесені до Книги рекордів Гіннеса 7 січня 2011 року, а самим студентам-творцям було вручено сертифікат, що підтверджує унікальність їхньої розробки. Потужність сонячної панелі, встановленої на автомобілі, становила 1200 Вт, що дорівнює споживаної потужності звичайного фена для сушіння волосся.

Сонцемобіль Sunswift IV побив рекорд швидкості, встановлений раніше автомобілем Sunraycer компанії General Motors.

Сонячні автобуси

Сонячними є електричні автобуси, двигуни яких значною мірою живляться від сонячних панелей, встановлених на даху. Застосування в автобусах сонячних панелей дозволяє зменшити рівень споживання енергії та продовжити життєвий цикл їх тягових акумуляторних батарей.

Сонячні автобуси не мають нічого спільного зі звичайними автобусами, де сонячні елементи використовуються для забезпечення додаткового живлення транспортних аксесуарів (системи опалення, кондиціонера тощо). Така додаткова комплектація автобусів на сьогоднішній день є найбільш поширеною.

Сонячні велосипеди та мотоцикли

Мало кому відомо, що першими транспортними засобами, які почали оснащувати сонячними елементами, були електричні велосипеди, причому у більшості розробок застосовувалися триколісні конструкції велосипедів. Сонячні фотоелементи встановлювали в цих транспортних засобах у вигляді навісного, досить габаритного даху, невеликої панелі в задній, багажній частині, в причепі, що прикріплюється до трицикла, або ж по всій зовнішній поверхні обтічного даху (остання комплектація характерна тільки для закритих моделей). Трохи згодом була створена модель сонячного велосипеда з портативною складною сонячною панеллю, за допомогою якої можна було заряджати тягові акумулятори під час стоянок.

Сонячні велосипеди є гібридами електричних моделей, в них поряд з традиційним електрообладнанням велосипедів використовуються сонячні панельні елементи. Сонячні батареї, що перетворюють світловий потік електроенергії, забезпечують підзарядку тягових акумуляторів як під час руху, так і на стоянках. Аналогічна система підзарядки від сонячного світла застосовується у сонячних мотоциклах.

Перший повністю сонячний велосипед, здатний пересувати виключно за рахунок сонячних променів, був розроблений в 2006 канадцем Пітером Сандлером. Винахід отримав назву E-V Sunny Bicycle. У цій моделі сонячні батареї були вбудовані в колеса. Енергія, що виробляється сонячними батареями, дозволяла велосипеду розганятися до 30 км/год.

Використання сонячних елементів у залізничному, водному транспорті

Нині низка країн практикує встановлення систем сонячних батарей уздовж певних електрофікованих ділянок залізниці. Тунелі із сонячних батарей забезпечують електроенергією поїзди, що проносяться повз навіть на надшвидкості. Такі сонячні установки здатні виробляти тисячі мегават-годин електроенергії. Подібний тунель із сонячних батарей завдовжки 3,4 км успішно функціонують, наприклад, між Парижем та Амстердамом.

Сонячними панелями постачають також і самі поїзди. Яскравим прикладом є локомотив, що курсує в Індії під назвою «Королева Гімалаїв» між станціями Калка і Шимла. Цей поїзд оснащений 100 Вт сонячними панелями, що дозволяє йому їздити на одній підзарядці близько двох діб.

Донедавна сонячні човни обмежувалися лише річками та каналами, але в 2007 році сонячний човен «Sun 21» здійснив перший експериментальний тривалий рейс. Вона перетнула Атлантичний океан лише за 29 днів, завдяки чому потрапила до Книги рекордів Гіннеса за здійснення найшвидшого у світі трансатлантичного переходу, лише завдяки сонячній енергії. Сонячний човен був оснащений сонячними батареями, енергія яких дозволяла рухатися зі стабільною швидкістю 10-12 км/год цілодобово.

У травні 2012 року завершилася кругосвітня подорож сонячного катера Turanor PlanetSolar. Сонячне судно завдовжки 30 метрів і шириною 15,2 метра вийшло з порту Монако у вересні 2010 року. Це перша навколосвітня подорож, досконала виключно на сонячній енергії. Turanor PlanetSolar – найбільший водний транспортний засіб з будь-коли побудованих.

Повітряні транспортні засоби

Інженери всього світу працюють над створенням повітряних транспортних засобів, які оснащені сонячними батареями. На сьогоднішній день серед сонячного повітряного транспорту найбільш поширені сонячні та гібридні дирижаблі.
Особливий інтерес становлять розробка безпілотних літальних апаратів (БЛА). Сонячна енергія могла б дозволити їм залишатися у повітрі навіть протягом кількох місяців. Такі повітряні транспортні засоби могли б вирішувати деякі завдання, аналогічні супутниковим.

Перший успішний експериментальний 48-годинний політ сонячного безпілотника був здійснений у вересні 2007 року.

У 2010 році у Швейцарії сонячний літак здійснив 26-годинний випробувальний політ, який розпочався о 7 ранку 8 липня і закінчився о 9 ранку наступного дня. Літак спочатку піднявся на висоту близько 8500 метрів, і на протязі вечора опустився на висоту 1500 метрів, де й залишився на всю ніч. Через 15 днів, 23 липня 2010 року британська оборонна компанія QinetiQ організувала експериментальний політ своєї моделі сонячного надлегкого безпілотного літального апарату Zephyr-6. Цей політ став рекордним - безпілотний літальний апарат, вагою 30 кг, провів у повітрі більше двох тижнів (336 годин), літаючи в небі Арізони.

Сонячна енергія для космічних апаратів

Сонячна енергія часто використовується в харчуванні супутників і космічних апаратів, що функціонують усередині сонячної системи, оскільки вона може бути енергетичним джерелом протягом досить тривалого часу без надлишку маси палива.

Супутники мають на своєму борту кілька радіопередавачів, яким необхідно працювати у постійному режимі. Сонячна енергія, як правило, не використовується для регулювання положення супутника, проте застосовується для підтримки процесу подачі палива.

© Сергій Вольтер 2013
Будь-яке копіювання, передрук та розповсюдження матеріалів статей без дозволу правовласника заборонені та переслідуються згідно із законом. Порушення авторських прав розглядатиметься відповідно до статті 52 Закону України «Про авторське право та суміжні права», статті 176 Кримінального Кодексу України, статті 432 Цивільного кодексу України, статті 51-2 Кодексу України про адміністративні правопорушення.

У середині минулого століття на одній із виставок автомобільної техніки компанії General Motors вперше було представлено перший автомобіль на сонячних батареях, рушійною силою якого служив електродвигун, живленням якого служила селенова батарея з живленням від сонця. Довжина його становила лише близько півметра, а трохи більше десяти батарей розташовувалися на даху транспортного засобу.

Конструктором автомобільчика був інженер компанії Вільям Кобб, дослідження якого на той час посилено фінансувалися компанією, обіцяючи великий стрибок у розвитку автомобілів на сонячних батареях. Проте дослідження невдовзі було згорнуто, які результати забуті майже тридцять років.

Електромобіль сьогодні: прорив у майбутнє

І лише на початку дев'яностих років минулого століття, коли коефіцієнт корисної дії сонячної панелі піднявся до 15%, почався бум винаходів сонце мобілів одиночними винахідниками, до якого, згодом, включилися і великі автоконцерни. Нещодавно компанія Spektrolab, яка є підрозділом концерну Boeing, розробила панелі з ефективністю близько 36%, що стало справжнім проривом у сфері використання енергії Сонця.

Сьогодні виробництво електромобілів, де застосовується батарея від сонця, є зосередженням останніх технічних винаходів і знахідок у матеріалознавстві. Адже невисоку ефективність панелей необхідно компенсувати низькими механічними втратами та невеликою вагою самої техніки.

Тому в таких моделях застосовуються останні винаходи в області трансмісій, на них встановлюються шини з найнижчим опором коченню і для їх кузовів використовуються найлегші композитні матеріали високої міцності. Крім того, сонячні електрокари є концептами для відпрацювання останніх досягнень в автомобілебудуванні.

Так, спеціально для електромобілів розроблені легкі електродвигуни постійного струму безколекторного типу з полюсами рідкоземельних магнітних матеріалів. А на ряді екземплярів для повного виключення механічних втрат у трансмісії стали встановлювати так звані мотор-колеса, коли електродвигун знаходиться безпосередньо в кожному колесі автомобіля. Компанії-виробники автошин, такі як Michelin, Dunlop та інші, зайняті розробкою шин спеціально для електромобілів, коефіцієнт опору коченню яких, в даний час, досяг 0,007. Аналогічні шини високого рівня заощадження енергії, використовуючи напрацювання електромобілів, розробляються і для звичайних серійних моделей.

Великою підмогою для автомобілебудівників став винахід батарей від сонця настільки тонких, що ними можна обладнати не тільки дах, а й будь-яку поверхню автомобіля, тим самим збільшивши загальну площу поглинання світлової енергії. Останнім часом при конструюванні енергозабезпечення серійних моделей стали застосовувати сонячні панелі для живлення систем мікроклімату, мультимедійних систем та систем заряджання автомобільного акумулятора на стоянках. Коефіцієнт аеродинамічного опору електромобілів досяг мінімально можливої ​​величини (0,1).

Новий вид спорту - ралі сонцемобілів

Внаслідок буму розробок автомобілів на сонячних батареях виник і новий вид спорту брейнспорт, в рамках якого щороку в Австралії проводяться ралі сонцемобілів з пробігом близько 3000 км між містами Дарвін та Аделаїда. Ці змагання збирають тисячі глядачів, а мільйони спостерігають за ними на телебаченні. Чи не обділені увагою ці змагання і з боку великих автомобільних концернів, які розуміють, що за цим видом енергії майбутнє.

Результатом більш ніж п'ятдесятирічного прогресу став ряд конструкцій електромобілів, що живляться від панелей, що перетворюють сонячну енергію в електричну.

Так, у 1996 році на австралійському ралі автомобіль Мрія компанії Honda пройшов 3010 кілометрів зі швидкістю 90 км/год і максимальною швидкістю 135 км/год.

У цьому ж році компанією General Motors був представлений автомобіль Sunracer, що розганяється до швидкості 100 км/год за 9 секунд і має максимальну швидкість 130 км/год. Він був оснащений передовим, на той момент електродвигуном з високим ККД і на звичайних свинцевих акумуляторах міг пройти близько 100 кілометрів.

В одному з австралійських змагань третє місце посіло дітище студентів університету Мічігану. Автомобіль Momentum показав швидкість 105 км/год, несучи на своєму борту водія та панелі з понад 3000 сонячних батарей. Потужність двигуна склала 2 кВт та вага 290 кілограм разом із водієм. Техніка має три колеса шириною всього 65 мм для зниження опору коченню.

Переможцями австралійського ралі у 2001 та 2003 роках стала команда гонщиків з Голландії на автомобілях Nuna3, які пройшли дистанцію за двадцять дев'ять годин одинадцять хвилин за середньої швидкості 102,75 км/год. Теоретичною максимальною швидкістю цього автомобіля є показник 170 км/год.

Розробка нових проектів

Французька фірма Venturi має два проекти автомобілів на сонячних батареях, практично готових до випуску в серію: Ecletic та Astrolab. Ecletic має дах, розташований на ній сонячної панелі та електродвигун потужністю 22 л/с, що дозволяє йому проїхати зі швидкістю 50 км/год близько 50 кілометрів. Більш досконалий екземпляр Astrolab здатний подолати 110 км і на окремих ділянках мати швидкість 120 км/год.

Нещодавно було представлено автомобіль на сонячних батареях, розроблений групою викладачів та студентів Університету Південної Австралії. Розгін до 100 км/год у моделі Trev складає 10 секунд, при максимальній швидкості 150 км/год. Пробіг понад 150 кілометрів йому забезпечує літієва батарея вагою 44 кілограми, що заряджаються від сонячної панелі. Машина має 2 місця та досить об'ємний багажник. Техніка важить 270 кілограм, оснащений ефективним електричним приводом із низьким рівнем шуму та конструктивно може експлуатуватися на дорогах загального користування. Сонце мобіль позиціонується розробниками як міський транспорт найближчого майбутнього.

Вартість такого транспортного засобу перевищує півмільйона доларів, а деякі екземпляри досягають вартості і в 2 мільйони, як Мрія від корпорації Honda. Тому масовість автомобілів, що використовують панелі, що беруть енергію від сонця, швидше за все, настане не скоро. А поки що такі моделі можуть знайти власника, який володіє відповідним капіталом. Щоправда, якась компанія-виробник із Венесуели оголосила про швидкий випуск легкових одиниць та малих вантажівок на сонячній тязі вартістю не більше 6000 доларів, але далі за обіцянки справа поки не пішла.

Переваги та недоліки електромобіля

Як би не розвивався цей напрямок розробки транспорту, автомобілі на сонячних батареях мають безліч позитивних якостей, здатних стати вироком транспорту з ДВЗ:

• необмежений ходовий запас енергії, накопиченої протягом світлового дня;
• відсутність мережі заправних станцій;
• великий робочий ресурс сонячної панелі;
• повна відсутність шкідливих викидів;
• безкоштовність енергії.

Поки що ці переваги стають, навпаки, недоліками сонця, що не дозволяють їм стати широко поширеним видом транспорту.

Автомобілі на сонячних батареях є у програмі практично кожного великого автомобільного концерну. Крім того, ці ж концерни фінансують розробки у цій галузі невеликими конструкторськими бюро та колективами навчальних закладів. За оцінками фахівців, серійний електромобіль зможе з'явитися лише тоді, коли сонячна батарея досягне коефіцієнта корисної дії 50%. Тоді автомобілі на сонячних батареях зможуть успішно конкурувати з машинами, рушійною силою яких є двигуни внутрішнього згоряння.

Весь світ переживає паливну кризу: запаси нафти тануть з кожним днем, а кількість її споживання, навпаки, зростає. На світ насувається екологічна катастрофа: щодня у довкілля автомобілі викидають величезну кількість вихлопних газів. Вирішити всі ці проблеми вчені намагаються однією дуже цікавою, а головне корисною розробкою – автомобілем, що працює на сонячних батареях. І це не наукова фантастика, а цілком реальна ідея, яка успішно втілюється у життя вже багато років.

Про авто, що працюють на сонячній енергії, було відомо ще 1982 року. Винахідник Ханс Толструп перетнув на такому автомобілі Австралію, ось тільки його швидкість становила лише 20 км/год. А вже за 14 років швидкість сонцемобілів зросла до 135 км/год. Саме таку цифру показував спідометр «сонячної» автомашини «Dream», яка перемогла у IV Міжнародному ралі. Погодьтеся, відмінний показник для автомобіля, який працює виключно від сонячного випромінювання, ось тільки обійшлася ця «Мрія» 2 млн. доларів.

Розвиток у галузі «сонячних» електромобілів

Електромобіль на сонячних батареях, як відомо з назви, використовує своєї роботи енергію сонячного випромінювання. Однією з головних ланок, що беруть участь у цьому процесі, є фотоперетворювачі, вони й відповідають за накопичення сонячної енергії. Таким чином, подібний автомобіль з ворога навколишнього середовища перетворюється на його союзника, адже як джерело енергії виступає екологічно чисте сонячне світло.

Звісно, ​​говорити про повсюдне використання «сонячних» електромобілів поки що зарано. Головною проблемою, яку ще належить вирішити, залишається низький ККД фотоелементів, що використовуються. На сьогоднішній день цей показник становить 12%. Для того, щоб зробити сонцемобілі більш доступними необхідно:

1. Зменшити вартість фотоперетворювачів у рази.
2. Збільшити корисну віддачу щонайменше до 40%.
3. Зменшити вагу автомобіля, що дозволить скоротити кількість споживаної енергії.

Але прогрес не стоїть на місці, і вчені щодня працюють над новими розробками для сонцемобілів. Насамперед удосконалення торкнулися двигуна на сонячних батареях. Так, в останніх моделях «сонячних» авто використовують легкі безколекторні двигуни постійного струму, ККД яких становить 98%. Застосовують і низькооборотні двигуни, які вбудовують безпосередньо у провідні колеса, що запобігає втраті енергії при трансмісії.

Нові розробки торкнулися коліс. Тепер для сонцемобілів використовують шини, що мають мінімальний коефіцієнт опору коченню. Лідером виробництва таких шин вважають фірму Michelin. Окрім іншого енергію сонячних батарей використовують для живлення радіо, навігатора, кондиціонера та інших пристроїв автомобіля, що служать для комфортного та безпечного керування транспортним засобом.

Удосконалення зачепили і зовнішній вигляд «сонячного авто». Адже з першого погляду навіть не одразу зрозумієш, що перед тобою перебуває звичайний автомобіль. Але це не фантазією дизайнерів, які розробляють автомобіль на сонячних батареях, а необхідністю. Адже для того, що таке авто могло проїхати кілька десятків кілометрів, потрібно чимало енергії, забезпечити яку може тільки сонячна батарея великої площі. Ось і виходить, що сонцемобілі виглядають не як звичайний транспортний засіб, а як космічний корабель з якогось фантастичного бойовика. Так що якщо ви любите все креативне, то сонцемобіль обов'язково припаде вам до смаку.

Найпопулярніші представники класу сонцемобілів

Авто Ecletic на сонячних батареях є однією з розробок французької компанії Venturi. Відмінна риса цього автомобіля - потужність 22 к.с. Варто зазначити, що у більшості сонцемобілів цей показник не перевищує 1 л. при площі сонячної батареї 2 кв. Працює Ecletic без використання палива.

Наприклад, без підзарядки такий автомобіль зможе проїхати 50 км за середньої швидкості 50 км/год. Крім сонячної енергії, Ecletic може використовувати енергію вітру, її вистачить лише на 15 км. А ось за похмурої погоди зарядити автомобіль можна і від звичайної розетки, знадобиться всього 5 годин.

Astrolab

Виробництво автомобіля на сонячних батареях Astrolab також належить компанії Venturi. Ця модель вийшла досконалішою, ніж Ecletic. Її максимальна швидкість дорівнює 120 км/год, а проїхати може до 110 км. Площа фотогальванічних елементів становила 3,6 кв. Та й ціна автомобіля теж не підкачала — 92 тисячі євро, саме стільки вам доведеться заплатити за це диво сучасного автомобілебудування.

Таких високих технічних характеристик розробникам вдалося досягти завдяки формі автомобіля. Спроектований він на зразок болідів, що беруть участь у Формулі 1. А як додатковий захист використовується надлегкий карбоновий монокок. Дизайнером Astrolab виступив відомий Саша Лакік, який порівняв нову модель із крилом, поставленим на колеса.

Solar World GT

Розробка електромобіля, що працює на сонячних батареях, Solar World GT поки що не закінчена. За даними швейцарської компанії Green GT електричний суперкар матиме наступні технічні характеристики:

• розгін до 100 км лише за 4 секунди;
• максимальна швидкість становитиме 275 км/год;
• потужність електричної силової установки сягне 350-400 к.с.

Але всі ці цифри поки що тільки в планах, а як все буде насправді, дізнаємося лише після того, як Solar World GT буде представлено широкому загалу.

Встановлюємо сонячну батарею на свій автомобіль

Якщо ви хочете долучитися до сонячної енергетики, але поки що не можете собі дозволити справжній сонцемобіль, можете скористатися ідеями, які з кожним днем ​​зміцнюють свої позиції – це встановлення сонячної батареї на дах автомобіля. Причому користуються нею не лише майстри-умільці, а й гіганти світового автомобілебудування, такі як Toyota, BMW та інші. Звичайно, накопиченої енергії вам не вистачить, щоб вільно пересуватися містом, але за допомогою сонячної енергії забезпечити роботу навігаційної системи або кондиціонера ви цілком зможете.

Ще кілька років тому компанія Toyota повідомляла про встановлення сонячних батарей на топову версію гібридного автомобіля моделі Prius. Ось тільки наявність цієї опції спровокувало різке зростання вартості цього автомобіля. Все-таки фотоелементи дорожчають щодня, та й сам процес збереження накопиченої енергії досить складний. Не меншою популярністю користується Mercedes Benz LKS 2012, на дах якого розробники також встановили сонячну батарею.

Автомобільна сонячна батарея призначена для підтримки живлення пристроїв, що споживають електроенергію, а також для збереження заряду акумулятора під час тривалої стоянки. Потужність таких батарей коливається від 40 до 70 Вт. Крім батареї вам знадобиться спеціальний контролер. Він необхідний для регулювання заряду та розряду, оскільки при зміні погодних умов, а також зміні дня і ночі можуть спостерігатися різні режими роботи фотоелементів, що використовуються.

Перегони Дарвін – Аделаїда – перевірка можливостей сонцемобілів

Якщо ви хоч трохи знайомі з автомобілями, що працюють на сонячній енергії, то ви неодмінно чули про найвідоміші перегони, які кожні 2 роки проводять в Австралії. У них беруть участь лише автомобілі, які використовують сонячну енергію. Початок їм поклав Ханс Толструп, про який ми розповідали вам ще на початку статті. Перегони Дарвін – Аделаїда підштовхують усіх активістів, кому не байдужа доля нашої екології, до розробки нових удосконалень для сонцемобілів.
До всіх учасників організатори перегонів висувають досить жорсткі вимоги:

1. ємність акумуляторів не повинна перевищувати 5 кВт/год;
2. рух трасою строго за графіком з 8 ранку до 5 вечора.
3. водій не повинен важити менше 80 кг, інакше до електромобіля кріпиться додатковий баласт;
4. команда має складатися із 2-4 водіїв.

У 2011 році у перегонах брало участь 37 команд, але лише 7 із них змогли пройти дистанцію до кінця. Першою на фініш прийшла машина на сонячних батареях японської команди. На другому місці опинилися голландці, а на третьому – американці. Переможцю гонки Tokai Challenger 2 (рис. Tokai Challenger 2) знадобилося 32 години 45 хвилин, щоб подолати гоночну трасу. Середня швидкість сонцемобіля становила 91,5 км/год, а максимальна – 160 км/год. Як бачимо, прогрес в наявності.

А у 2013 році перемогу здобули студенти технічного університету Ейндховена з Нідерландів. Їхній чотиримісний автомобіль на сонячних батареях під назвою Stella розвиває швидкість до 110 км/год, а накопиченої силіконовими панелями сонячної енергії вистачає на 600 кілометрів, за умови відсутності сонячного світла. Важить Stella 380 кг при довжині 4,5 метра та ширині 1,65 метра. Конструкція сонцемобіля виготовлена ​​з алюмінію та вуглеволокна.

Автомобілі на сонячній енергії повільно, але вірно входять у наше життя. Мине кілька десятків років, і сонцемобіль перестане бути чимось далеким і недоступним. З унікальної розробки він перетвориться на масовий засіб пересування. І нехай сьогодні багато хто ставиться до «сонячного» автомобіля як до фантастичної іграшки для багатих, обов'язково настане час, і все зміниться. Адже, як показує історія, багато хто з тих речей, які викликали у людей нерозуміння і настороженість, сьогодні стали для нас невід'ємною частиною нашого життя.

Статтю підготувала Абдулліна Регіна

У наступному відео ще один приклад автомобіля на сонячних батареях: