Машинка на солнечных батареях

Lightyear One – электромобиль с солнечными панелями с запасом хода 725 км

Вчера был представлен Lightyear One – новый электромобиль на солнечной энергии, разработанный неоднократными победителями в гонках Solar Challenge, с заявленным невероятным запасом хода 725 км от одной зарядки.

Стартап впервые привлек наше внимание достаточно давно, потому что он возник при участии ребят из команды Solar Team Eindhoven, группы инженеров из Технического университета Эйндховена (Нидерланды), которые участвовали в World Solar Challenge со своими Stella и Stella Lux, энергоэффективными солнечными автомобилями – это означает, что они могут производить больше энергии, чем потребляют.

Как правило, практически невозможно добавить какую-либо значимую мощность к электрическому транспортному средству, использующему солнечную энергию, так как недостаточно поверхности для установки солнечных элементов, чтобы обеспечить мощность, необходимую для движения транспортных средств, которые часто весят более 1500 кг.

Чтобы достичь положительных результатов, Solar Team Eindhoven спроектировала Stella Lux – чрезвычайно аэродинамический электромобиль и применили легкие материалы, такие как углеродное волокно и алюминий.

Но автомобиль был создан для студенческого конкурса, и создание уличного легального автомобиля, которое можно было бы продать населению, – это другое дело.

Новый электромобиль был представлен сегодня в Театре Хангаар в Катвейке, Нидерландах.

Lex Hoefsloot, генеральный директор и соучредитель Lightyear, прокомментировал презентацию:

Этот момент имеет новую эру вождения. Два года мечтаний, размышлений и усердной работы привели к этой вехе, которая является гигантским скачком в достижении нашей миссии по обеспечению чистой мобильности для всех».

Несколько изображений представленного прототипа:

Как видите, это чрезвычайно аэродинамический дизайн. Компания сфокусировалась на эффективности, используя свои знания, накопленные за годы разработки солнечного электромобиля для Solar Challenge.

Они утверждают, что это приводит к 725 км запаса хода.

«Мы решаем эти проблемы с помощью того, что мы называем ультра-эффективностью. С одной стороны, это приведет к исключительной дальности 725 км при относительно небольшой батарее. С другой стороны, он может заряжаться напрямую от солнца, потому что его потребление энергии намного ниже, генерируя до 20 000 км энергии в год. Более того, все варианты зарядки становятся проще в использовании, потому что вы получаете гораздо больший диапазон при том же количестве заряженной энергии. Таким образом, эффективно, вы заряжаете намного быстрее от любой розетки. Вы можете заряжать до 400 км за ночь от обычных розеток 220 В. Это отлично подходит для обычных поездок, потому что вам не нужна инфраструктура зарядки».

Автомобиль 5-местный и оснащен 4 независимыми колесными двигателями с нераскрытой мощностью, но ожидается, что они не будут чрезвычайно тяговитыми.

Компания не подтвердила размер батарейного блока, но это не самая интересная особенность транспортного средства в любом случае. Что самое интересное, они утверждают, что могут заряжать батарейный блок от солнечной энергии, генерируемой солнечными элементами, установленными на Lightyear One:

«В отличие от обычных солнечных батарей, наши элементы работают независимо. Это означает, что даже если часть крыши или капота находится в тени, другие элементы продолжают эффективно собирать солнечную энергию. На самом деле, наши солнечные элементы обеспечивают примерно на 20% больше энергии, чем традиционные».

Они утверждают, что солнечная панель способна заряжать электромобиль со скоростью 12 км в час, что может показаться не таким уж большим результатом, но на самом деле он будет значительным, если это правда.

Стартап утверждает, что электромобиль будет производить достаточно энергии, чтобы обеспечить 20 000 км в год запаса хода от чистой энергии.

Он также может заряжаться от зарядки второго уровня до 22 кВт и третьего до 60 кВт.

Стоимость электромобиля с солнечными панелями составляет 149 000 евро, включая НДС.

Ожидается, что поставки Lightyear One начнутся с начала 2021 года, но компания предупреждает о медленном наращивании темпов. Первые 100 единиц уже зарезервированы, и они принимают резервирование для других партий, которые будут сделаны позже.

Читайте также:
Segway miniPro 320 - детальный обзор характеристик

Солнечная батарея для автодома. Эффективно или нет?

Как это работает?

Солнечный автомобиль использует для передвижения не привычный двигатель внутреннего сгорания, а электродвигатель, питающийся от аккумуляторов.

Первые автомобили на солнечных батареях были сконструированы в США, в середине прошлого века. Сама идея была чрезвычайно заманчивой, особенно, если учесть обилие солнечных дней в большинстве американских штатов. Проблемой стало отсутствие достаточно мощных АКБ, что на тот момент не позволило развивать создание солнцемобиля. Новые попытки изготовления авто на солнечных батареях датируются девяностыми годами прошлого века, когда появились более эффективные аккумуляторы. Необходимо понимать, какова была цель разработки солнечных автомобилей.

Основная причина — топливный кризис, начавшийся в связи с увеличением количества автомобилей. Рост цен на горючее, загрязнение окружающей среды и прочие отрицательные моменты вынудили инженеров искать альтернативные виды конструкции машин. Солнечные автомобили являются обычным средством передвижения, хотя широкого распространения они пока не получили.

Для того, чтобы понять, что такое солнечный автомобиль, надо рассмотреть его конструкцию. Прежде всего, рассмотрим, какой источник энергии используется в солнечных автомобилях. Это солнечный свет, падающий на крышу автомобиля, на которой размещены фотоэлектрические элементы — солнечные батареи. Они преобразуют свет в электрический ток, который накапливается в аккумуляторных батареях и расходуется на питание бесколлекторного электродвигателя. Управляет работой системы контроллер, который следит за режимом зарядки аккумуляторов, переключает их при необходимости и выполняет другие функции.

Как заряжается автомобильная АКБ от солнечных элементов?

Любому опытному автовладельцу известен тот факт, что зарядка автомобильных накопителей, процесс довольно продолжительный. Кислотные накопители должны подзаряжаться силой тока со значением 0,1 от номинальной ёмкости. Если вы вздумаете организовать ускоренную зарядку превысив данный параметр, рассчитывайте на сокращение срока эксплуатации аккумуляторной батареи.

Куда лучше обстоят дела с гелиопанелями. Здесь превышение параметров практически невозможно, ведь выходной ток в большинстве моделей не выходит за пределы одного ампера. Конечно, в данном случае зарядка АКБ займёт большое количество времени, зато она будет протекать по всем правилам. Именно по причине длительности процесса зарядки, солнечные элементы годятся только для «воскрешения» батареи с целью запуска ДВС и поддержания её в активном состоянии.

Если затрагивать конкретные характеристики гелиопанелей, то для поддержания аккумулятора на приемлемом уровне, моделей мощностью 5-6 W вполне достаточно. Ну а если вы хотите чтобы ваша батарея заряжалась до полной готовности за терпимый промежуток времени, то здесь нужно отдавать предпочтение вариациям с мощностным потенциалом 30-60 W.

Как правило, к мнениям специалистов принято прислушиваться, а они в данном случае советуют следующее: подбирайте модуль солнечных элементов длиною в метр, номинальной мощностью около 15 W и напряжением 12 V. Ещё одна полезная рекомендация от экспертов: покупайте модификацию с контроллером заряда батареи, но если не судьба — приобретите гаджет отдельно. Какая такая крайняя нужда в этом контроллере? Дело в том, что устройство защищает штатную автомобильную батарею от перезаряда или обратного разряда.

Если в вашем распоряжении достаточно габаритное транспортное средство и соответственно, крыша весьма солидной площади, то появляется возможность размещения нескольких гелиопанелей и стыковка их в монолитную цепь для получения большего мощностного потенциала. Площадь поверхности крыши микроавтобуса, вполне пригодна для таких выгодных манипуляций.

Популярные действующие модели

Машина на солнечной батарее — привлекательная во всех отношениях идея, поэтому разработкой таких конструкций занимаются практически все известные производители. Среди наиболее известных моделей можно назвать:

Модель Ecletic

Это разработка французской компании Venturi, способная развивать скорость до 50 км/ч и обладающая запасом хода в 50 км. Мощность силовой установки — 22 л. с.

Astrolab

Это тоже детище инженеров компании Venturi, запас хода которой достигает 110 км, а скорость — до 120 км/ч при мощности двигателя 16 кВт.

Stella

Это разработка специалистов из Голландии. Инженеры Технологического университета в Эйндховене создали свою версию семейного электромобиля с запасом хода до 600 км. Машина обладает аккумуляторами повышенной емкости.

Читайте также:
Экономайзер расхода топлива автомобиля

Solar World GT

Изделие швейцарской компании Green GT. Мощность силовой установки — 400 л. с., максимальная скорость — до 275 км/ч. До 100 км/ч машина разгоняется всего за 4 секунды.

Есть и российские разработки автомобилей на солнечных батареях, которые ведутся в Санкт-Петербурге. Направление перспективное и активно развивается во всех развитых странах мира.

Общие характеристики

Солнечная панель работает по принципу преобразования энергии нашего светила в электричество. Чтобы автомобиль смог передвигаться в любое время суток, энергия должна накапливаться в акб. Этот источник питания должен обеспечивать нужным электричеством также и другие потребители, необходимые для безопасного движения (например, дворники и лампочки фар) и для комфорта (например, обогрев салона).

Первыми попытались применить эту технологию некоторые компании Соединенных Штатов в 1950-х годах. Однако этот практический шаг не был успешен. Причина заключалась в отсутствии аккумуляторов с большой емкостью. Из-за этого электромобиль имел слишком маленький запас хода, особенно в темное время суток. Проект был отложен до лучших времен.

В 90-х годах технологией вновь заинтересовались, так как появилась возможность создавать аккумуляторы с увеличенным кпд. Благодаря этому модель могла собрать больше энергии, которую потом можно было бы использовать во время передвижения.

Развитие электротранспорта позволяет более эффективно использовать заряд. Кроме того, каждая автомобильная компания заинтересована в снижении энергопотребления за счет уменьшения сопротивления, которое оказывает трансмиссия, встречный поток воздуха и другие факторы. Это позволяет увеличить запас хода на одной зарядке не на один километр. Теперь этот промежуток измеряется несколькими сотнями км.

Также неплохую помощь в этом сыграла разработка облегченных модификаций кузовов и разных агрегатов. Это снижает вес автомобиля, положительно влияя на скорость транспортного средства. В солнцемобилях используются все эти инновационные разработки.

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.

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.
Читайте также:
Обзор видеорегистратора Sharpcam Z7

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.

Читайте также:
ТОП-3 лучших навигаторов Navitel 2021
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.

Компания Hanergy готовит семейство электромобилей на солнечных батареях

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.

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.

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.

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.

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.

Читайте также:
Airwheel A3: сегвей с седлом

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 H anergy 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.

Автомобиль на солнечных батареях

Постоянное развитие и увеличение производства автомобилей, рано или поздно приведет к тому, что имеющихся запасов нефти будет недостаточно для нормального обеспечения горюче-смазочными материалами. В связи с этим проводятся исследования с целью решения этой проблемы, и одним из таких направлений с недавних пор стал автомобиль на солнечных батареях. Для того чтобы выяснить перспективы его широкого внедрения, необходимо знать принцип действия, конструктивные особенности, достоинства и недостатки электромобильных устройств.

  1. История развития
  2. Как преобразуется солнечная энергия
  3. Особенности конструкции
  4. Достоинства и недостатки солнечных электромобилей

История развития

Впервые на широкое обозрение такой агрегат был представлен еще в середине 20 века. Однако из-за своего несовершенства, он недолго продержался на пике популярности и был забыт на долгие годы.

Повторные исследования в этой области начались только в 90-е годы, поскольку КПД солнечных панелей удалось поднять до 15%. Вначале эксперименты ставили одиночные изобретатели, а затем подключились и представители крупных автомобильных компаний. Благодаря современным разработкам, удалось получить солнечные панели с коэффициентом полезного действия до 36%. Это позволило сделать настоящий прорыв в сфере их практического применения.

Использование солнечных батарей в автомобилестроении повлекло за собой развитие новых технологий, направленных на снижение механических потерь, уменьшение массы автомобиля, повышение их эффективности в целом. Кузова таких автомобилей изготавливаются из легких и высокопрочных композитных материалов, а установленные шины имеют самое низкое сопротивление силе качения. На новых электрокарах отрабатываются последние новинки и достижения автомобильной промышленности.

Современные электромобили оснащаются облегченными электродвигателями, работающими на постоянном токе. В них используется бесколлекторная конструкция, а для изготовления полюсов применяются редкоземельные магнитные металлы. Чтобы максимально исключить механические потери, в некоторых моделях трансмиссии оборудуются так называемыми мотор-колесами, когда каждое колесо работает от собственного мотора.

Серьезным достижение являются тонкие солнечные панели, которые могут устанавливаться на любых поверхностях автомобиля, увеличивая тем самым площадь приема солнечной энергии. Подобные конструкции стали применяться и в обычных автомобилях как дополнение к основной системе энергообеспечения.

Как преобразуется солнечная энергия

Действие электромобилей, питающихся энергией от солнечных панелей, основывается на превращении светового потока в электрический ток. Полученная таким образом электроэнергия, используется в качестве источника питания для двигателя, приводящего в движение автомобиль.

Непосредственное превращение энергии солнца в электрическую осуществляется за счет р-п проводимости, возникающей в солнечных фотоэлементах. Они производятся из кремния, расположенного в два слоя, к которым добавляются различные активные вещества.

Принципиальная схема солнечной панели включает в себя следующие компоненты и составные части:

  • В процессе изготовления верхний слой кремния покрывается фосфором. Это приводит к образованию п-слоя. Поверхность нижнего слоя покрывается бором, образующим р-слой. На участке соприкосновения обоих слоев возникает р-п-переход, определяющий степень проводимости тока в фотоэлементе. Определенное количество таких фотоэлементов объединяются в солнечную панель.
  • Под влиянием световой энергии, верхний слой кремния начинает производить дополнительные электроны с отрицательным зарядом, а в нижнем слое образуются положительно заряженные элементы – дырки. Эти дополнительные частицы с разноименными зарядами создают между слоями электрическое поле, что, в свою очередь, приводит к образованию разности потенциалов. Если каждый слой соединить с электродами, а к ним подключить нагрузку, то в образовавшейся цепи начнется течение электрического тока. Частицы с отрицательным зарядом начнут перемещаться вверх, а с положительным зарядом – вниз.
Читайте также:
Fastvelo - обзор электровелосипедов LKS, Porsche, Ferrari, Land Rover и BMW

В данной системе можно подключить любую подходящую нагрузку, в том числе и электрический двигатель. Нормальная работа при любых режимах обеспечивается специальными электронными устройствами. В обязательном порядке потребуются аккумуляторы с определенной емкостью, способные выдавать установленную электрическую мощность. Подобная конструктивная схема может быть подключена к разным механическим агрегатам, в том числе и к приводу электромобиля.

Особенности конструкции

Электромобили, работающие на солнечных батареях, существенно отличаются от автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Прежде всего, это конструктивные особенности и специфический внешний вид. Благодаря такой конструкции, на корпусе машины удается разместить максимальное количество панелей, повышая тем самым производительность и эффективность агрегата.

Основным элементом электрокара служат фотоэлектрические солнечные батареи. В настоящее время их КПД в среднем составляет примерно 12%, накладывая серьезные ограничения на возможность внедрения тех или иных конструктивных решений. Как показали исследования, для серийного выпуска солнечных авто необходимы панели с эффективностью не менее 50%.

В настоящее время уровень технологий не позволяет создавать такие энергетические установки. Некоторое улучшение параметров и технических характеристик возможно за счет снижения веса автомобиля, улучшения его аэродинамических качеств, применения новейших систем управления на базе микропроцессоров. Большую роль в повышении КПД машины играют электродвигатели, созданные по современным инновационным технологиям.

Стандартная машина на солнечной батарее включает в себя следующие составные части и компоненты:

  • Солнечные панели с фотоэлементами.
  • Аккумулятор, накапливающий энергию, которая расходуется при слабом солнечном свете и в темное время суток.
  • Электрический двигатель, соединяющийся с ведущими колесами. Уменьшение трансмиссионных компонентов позволяет максимально снизить потери мощности в промежуточных звеньях. Как правило, в электромобилях используются агрегаты постоянного тока с низкими оборотами и КПД до 98%.
  • Блок управления, перераспределяющий электричество, полученное от действия солнечной энергии. Часть тока затрачивается на движение, а другая часть поступает в аккумуляторную батарею и накапливается в ней. Кроме того, данный блок регулирует сами панели, их параметры и функциональность, ориентирует относительно солнца, обеспечивает своевременное охлаждение.
  • Современное шасси включает в себя инновационные колеса с минимальным коэффициентом сопротивления качению.

Достоинства и недостатки солнечных электромобилей

Электромобили, работающие на солнечной энергии, считаются перспективными разработками, которые могут получить широкое применение уже в ближайшем будущем.

Среди плюсов:

  • Экологически чистый электромобиль на солнечных батареях не наносит какого-либо ущерба окружающей среде. У него отсутствуют выбросы, способствующие возникновению парникового эффекта.
  • Солнечная энергия доступна и абсолютно бесплатна. В отличие от нефти, она не требует организации специальной добычи и дорогостоящей переработки.
  • Отпадает необходимость в организации сети АЗС.
  • Значительный срок эксплуатации солнечных элементов, которые при соблюдении правил обращения способны прослужить не менее 25-30 лет.

Поскольку эти системы еще до конца не доработаны, они имеют ряд недостатков, в основном из-за несовершенства своей конструкции.

Среди минусов отметим следующие:

  • Незначительный КПД, составляющий в среднем, от 15 до 20%. В связи с этим, мощность используемых двигателей также невысока – в пределах 2-3 лошадиных сил.
  • В темное время суток для передвижения требуются дополнительные источники энергии, поскольку аккумуляторы не обладают достаточной емкостью для питания двигателя в течение длительного времени.
  • Высокая стоимость фотоэлементов и других компонентов, из-за чего и весь автомобиль получается очень дорогим.
  • Солнечные панели требуют большой площади, чтобы обеспечить требуемую мощность. В результате, общая масса авто возрастает и приводит к дополнительным потерям его общей мощности.
Читайте также:
GPS трекер Mini A8 для отслеживания местоположение транспорта

Таким образом, автомобиль на солнечных батареях – это не миф, а реальность, и работы в этом направлении активно ведутся. Современные технологии развиваются настолько быстро, что создание серийного авто – вопрос не слишком далекого будущего.

Игрушки на солнечных батареях — а в нашем детстве такого не было

Фотовольтаика нашла широкое применение в самых различных сферах. Солнечные панели используют в промышленности, в частных целях, в путешествиях и даже в космосе. Но и для развлечений эту технологию тоже можно применять. Например, самых маленьких (и повзрослее) могут удивить игрушки на солнечных батареях.

Игрушки с фотоэлементами — обзор самых интересных

Подарив ребёнку такую игрушку, вы не только порадуете его необычным приобретением, но и сможете увлечь наукой и технологиями. Это отличная возможность рассказать малышам о некоторых физических процессах и познакомить с устройством электрических цепей.

Ссылки на товары пока не даём, потому что Яндекс Маркет отказывается с нами работать. Надеемся, они одумаются.

Конструкторы

Это один из самых интересных вариантов, которому уступают обычные конструкторы. Ребёнок не только соберёт рабочий прибор, но и сможет наблюдать его работу от встроенных солнечных элементов.

Вот отличный пример такого конструктора — «Радиодом» от фирмы ЭВРИКИ. Подходит для детей от 8 лет. Может искать радиостанции, а самое главное — работает без батареек, нужно просто поставить прибор на солнце.

Цена конструктора — 1 300-2 000 руб.

Есть ещё интересный вариант для ребят помладше — конструктор «Автомобилист» от компании BRADEX. Подходит для детей от 6 лет. Модель очень проста в сборке и помогает развивать мелкую моторику рук.

Работает всё так:

  1. Домик выступает зарядной станцией для автомобиля.
  2. Машинку нужно подключить к домику, поставить на солнце или под галогеновую лампу.
  3. Примерно через 3 минуты зарядка закончится, и ещё 3 минуты автомобиль сможет ездить.

Цена — 300-500 руб.

А вот один из самых экологичных детских конструкторов — «Мельница» немецкого производителя TEIFOC. Каждый кирпичик изготовлен из выпеченной терракотовой глины, скрепляется всё раствором из речного песка и кукурузного экстракта — всё экологично и безопасно для ребёнка.

Солнечная батарея приводит в движение колесо мельницы. Самое интересное, что модель можно разобрать, просто опустив в воду, которая растворит раствор.

Ваш малыш сможет почувствовать себя настоящим строителем.

Цена — 7 800 руб.

Роботы

Ассортимент сборных роботов сегодня просто огромен. Начнём с модели SL-04271 от ЭВРИКИ, которая интересна тем, что из одного набора деталей можно собрать 11 разных роботов. Все они будут приходить в движение от солнечной батареи.

Цена — 1 400 руб.

Ещё один крутой робот есть у компании OCIE. Работает по такому же принципу — начинает двигаться под солнечными лучами. Эта модель может трансформироваться в 12 других роботов. Все детали изготовлены из низкоуглеродного сырья.

Бренд 4M предлагает антропоморфного движущегося робота для детей от 8 лет. Его фишка — это возможность дорабатывать модель самостоятельно из подручных средств. Например, можно превратить робота в динозавра, закрепив картонные голову и хвост, или установить на руки пластиковые вилки, чтобы он превратился в монстра.

Машинки

Самый простой вариант — это китайская машинка, которую можно собрать буквально из нескольких деталей. Её преимущество в том, что ребёнок сможет наглядно увидеть схему работы автомобиля.

Фирма ЭВРИКИ предлагает автомобиль с 3 способами сборки. Эта модель работает не только от солнечной панели, но и от обычных батареек, поэтому можно ребёнок сможет играть не только на солнце.

Читайте также:
Bluetooth автосканер ELM327

Цена — 1 400 руб.

А вот самый экологичный вариант транспортных средств, детали которых изготовлены из дерева. Компания Robotime предлагает сборные модели марсоходов со встроенной солнечной панелью, которая позволяет им приходить в движение.

Такая игрушка станет отличным подарком и для взрослого.

Цена — 1 800 руб/шт.

Ещё интересные игрушки на солнечных батареях

Нам понравился набор, который позволяет собрать подвижную модель солнечной системы. Планеты вращаются благодаря солнечной энергии.

Цена — 1 100 руб.

Китайцы выпустили целую серию игрушек, имитирующих насекомых. Все модели полноразмерные и передвигаются за счёт энергии от небольшого фотоэлемента.

Солнечные светильники

Теперь не совсем об игрушках, а об устройствах, которые тоже могут заинтересовать детей. Например, один из светильников работающих на солнечной энергии. Обычно ими обустраивают сад, но ребёнок точно найдёт ещё не одно применение такому необычному гаджету в его коллекции.

Принцип работы прост:

  1. За день светильник, находясь на солнце, накапливает энергию в аккумуляторе.
  2. Ночью включаются светодиоды, которые могут проработать до утра.

Вариант для взрослых — солнечные игрушки в автомобиль

Автомобилиста может порадовать простое украшение для передней панели.

Это может быть такая танцующая под солнечными лучами гавайская дивчина:

Или пчёлка с цветочками, которые движутся на солнце:

Вариантов очень много. Вплоть до таких забавных:

Собираем гаджет на солнечной энергии своими руками

Если ребёнок уже активно интересуется темой электроники и различными самоделками, то можно предложить ему совместно собрать полезный гаджет на солнечной энергии. Например, у нас есть подробная инструкция по сбору зарядного устройства для телефона на солнечных батареях.

Что имеем в итоге

На зависть старшему поколению современные дети имеют гораздо больше возможностей для развлечений. Производители предлагают игрушки на солнечных батареях самых разных формаций: от машинок до проработанных моделей зданий. Да и стоит в среднем всё не очень дорого, поэтому обязательно порадуйте вашего спиногрыза оригинальной игрушкой.

На Токе заряженный портал

Солнечные батареи на крыше авто для зарядки АКБ — На токе

  • Статьи
  • Технологии
  • Аккумуляторы
  • Солнечные батареи на крыше авто для зарядки АКБ

Солнечные батареи на крыше авто для зарядки АКБ

Сегодня крыши домов устеленные высокотехнологичными солнечными батареями не являются экзотикой. В принципе, здесь нет нечего удивительного: продвинутые граждане уже давно оценили все преимущества получения экологически чистой и «халявной» электроэнергии. Совсем не так сложилась обстановка с автомобилями и монтаж на их крыши солнечных батарей, сегодня является скорее исключением, чем правилом. Это касается как традиционных машин оборудованных ДВС, так и их более совершенных собратьев на электротяге.

Лидеры мирового автопрома не могли упустить из виду экологическую тенденцию, поэтому не так давно на прилавках рынка начали появляться солнечные батареи, назначением которых является подзарядка аккумуляторной батареи находящейся в автомобиле. Предлагаются разные вариации по напряжению и мощности. Ассортимент подобных приспособлений уже сейчас позволяет удовлетворить нужды большого количества автолюбителей, а в дальнейшем он будет только расширяться. В теме мы рассмотрим девайсы предназначенные для использования на машинах оборудованных ДВС и после этого вы поймёте, какие выгоды сулит установка солнечных батарей на крышу вашего авто. Приобрести солнечные панели можно на Яндекс.Маркете или AliexPress.

Содержание:

Что конкретно даёт гелиопанель?

Как заряжается автомобильная АКБ от солнечных элементов?

Установка солнечных элементов на транспортное средство

Популярные модели солнечных батарей для подзарядки АКБ автомобиля с ДВС

Что конкретно даёт гелиопанель?

Вряд ли найдётся водитель, который хоть раз в жизни не сталкивался с проблемой разрядки АКБ в самый не подходящий для этого момент. Причин тут может быть много: очень долго работала аудиосистема, автовладелец забыл выключить светотехнику, транспортное средство простаивало длительный период и т. д. Может случиться и такое, что вам просто повезёт, если по близости окажется владелец машины который позволит «прикурить». А некоторые особо смекалистые граждане и вовсе предпочитают возить с собой вспомогательный накопитель, на всякий случай так сказать.

Читайте также:
Электроколесо Roadweller с гироскопом

Именно в таких ситуациях, вам вполне сгодится гелиопанель, представляющая собой батарею из солнечных элементов. Этот гаджет поможет вам зарядить аккумулятор для того чтобы появилась возможность завести машину. Кстати сказать, в конструкции многих гелиосистем для жилых домов имеют место стандартные автомобильные АКБ.

Если кто-нибудь подумает, что солнечные элементы можно использовать в роли полноценного зарядного устройства для аккумулятора — сильно ошибётся. Чтобы подзарядить полностью выдохшийся накопитель от новомодных батареек, вам понадобится 9-11 часов — период скажем так не малый.

Из этого проистекает два простых вывода:

гелиопанели предназначены для поддержания требуемого уровня заряда по ходу поездки;

в критической ситуации гелиопанели могут заменить так называемое «прикуривание» от другого автомобиля. Они зарядят АКБ до уровня позволяющего завести машину и продолжить движение дальше.

Без сомнений, солнечные батареи интегрируемые в транспортное средство, являются превосходным решением для тех автовладельцев, которые передвигаются на большие расстояния и часто находятся вдали от цивилизации. Помимо этого, подобные устройства просто необходимо опробовать тем юзерам, которые активно пользуются мультимедийными системами в авто. Да и любые другие системы с повышенным расходом электроэнергии также нуждаются в дополнительных источниках питания.

Как заряжается автомобильная АКБ от солнечных элементов?

Любому опытному автовладельцу известен тот факт, что зарядка автомобильных накопителей, процесс довольно продолжительный. Кислотные накопители должны подзаряжаться силой тока со значением 0,1 от номинальной ёмкости. Если вы вздумаете организовать ускоренную зарядку превысив данный параметр, рассчитывайте на сокращение срока эксплуатации аккумуляторной батареи.

Куда лучше обстоят дела с гелиопанелями. Здесь превышение параметров практически невозможно, ведь выходной ток в большинстве моделей не выходит за пределы одного ампера. Конечно, в данном случае зарядка АКБ займёт большое количество времени, зато она будет протекать по всем правилам. Именно по причине длительности процесса зарядки, солнечные элементы годятся только для «воскрешения» батареи с целью запуска ДВС и поддержания её в активном состоянии.

Если затрагивать конкретные характеристики гелиопанелей, то для поддержания аккумулятора на приемлемом уровне, моделей мощностью 5-6 W вполне достаточно. Ну а если вы хотите чтобы ваша батарея заряжалась до полной готовности за терпимый промежуток времени, то здесь нужно отдавать предпочтение вариациям с мощностным потенциалом 30-60 W.

Как правило, к мнениям специалистов принято прислушиваться, а они в данном случае советуют следующее: подбирайте модуль солнечных элементов длиною в метр, номинальной мощностью около 15 W и напряжением 12 V. Ещё одна полезная рекомендация от экспертов: покупайте модификацию с контроллером заряда батареи, но если не судьба — приобретите гаджет отдельно. Какая такая крайняя нужда в этом контроллере? Дело в том, что устройство защищает штатную автомобильную батарею от перезаряда или обратного разряда.

Если в вашем распоряжении достаточно габаритное транспортное средство и соответственно, крыша весьма солидной площади, то появляется возможность размещения нескольких гелиопанелей и стыковка их в монолитную цепь для получения большего мощностного потенциала. Площадь поверхности крыши микроавтобуса, вполне пригодна для таких выгодных манипуляций.

Установка солнечных элементов на транспортное средство

Чаще всего на машинах встречаются солнечные панели установленные на крышу. Почему выбрано именно это место установки? Да тут всё просто получается: эффективная отдача и относительно быстрая зарядка автомобильного накопителя. В добавок, для этого действа нужен модуль солнечных элементов, площадь которого равняется примерно одному м2. На территориях с достаточно жарким климатом и большим количеством «яркосолнечных» дней, автомобилисты осмеливаются применять несколько модулей, зафиксированных на специально предназначенных для этого стойках. По итогу, в распоряжении водителя оказывается целая мобильная электростанция, задача которой, не дать вашей аккумуляторной батарее «зачахнуть».

Подобные установки пользуются повышенным спросом в местах находящихся на большом расстоянии от цивилизации. Имеют место даже случаи, когда после установки солнечных батарей появлялась возможность демонтировать генератор! Его полноценно заменял надлежащим образом подобранный фотомодуль. Здесь нельзя не отметить и снижение нагрузки на силовой агрегат, и сокращение топливного расхода. Однако такие решения не являются повсеместно распространёнными, ведь для этого требуется дорогостоящее оборудование и постоянная солнечная погода.

Читайте также:
Fastvelo - обзор электровелосипедов LKS, Porsche, Ferrari, Land Rover и BMW

На рынке можно отыскать и солнечные панели скромных габаритов, предназначенные для установки в салоне транспортного средства. Они не годятся для обеспечения энергией штатного аккумулятора, тут смысл в другом — снимать с него излишек нагрузки. На таких компактных приспособлениях лежит ответственность за запитку телевизора, приёмника и т. п.

Складывающиеся солнечные панели

А вот этот вариант идеально подойдёт тем рационализаторам, которые не имеют возможности установить оборудование на крышу. Допустим, там у вас уже занято место под перевозку поклажи либо установлено какое-нибудь другое оборудование, ситуация на самом деле может быть разная.

Складывающиеся панели можно возить с собой в багажном отделении и раскладывать их при надобности для подключения к АКБ. Вполне реально установить вариацию с несколькими компактными гелиомодулями, которые для достижения нужной выходной мощности нужно соединить между собой.

Почти все современные солнечные батареи предлагаемые на рынке могут предложить пару вариантов подключения:

напрямую к накопителю;

Но как бы там ни было, в обязательном порядке нужно ознакомиться с инструкцией разработчиков. Если вы не правильно подсоедините прибор, то можете испортить и его, и электрооборудование транспортного средства.

Популярные модели солнечных батарей для подзарядки АКБ автомобиля с ДВС

SunForce

Этот канадский производитель занимается производством солнечных панелей разного назначения. Среди предлагаемой продукции можно найти и модификации для установки на машину с ДВС, причём весьма мощные.

По габаритам устройство такое: 97x35x4 см, а его мощность составляет 17 W. Радует и то обстоятельство, что в комплекте имеет место 7-амперный 12-вольтовый контроллер. Кроме того, производитель расщедрился на адаптер для прикуривателя, а также «крокодилы».

Девайс от SunForce подойдёт не только для легкового авто, им вполне можно оборудовать катер, трактор, да и на фуре он придётся к месту. Разработчики утверждают, что их изделие будет выполнять свои обязанности даже при туманной погоде и дожде.

ТСМ-15F

Данная модель предлагается в гибком корпусе, а её габариты таковы: 60x27x0,5 см. Мощность девайса — 15 W, сила тока — 1 A, КПД — 22%. При таких скромных размерах проблем с монтажом на крышу машины возникнуть не должно, а если добавить к этому ещё герметичность и надёжность корпуса, то можно считать ТСМ-15F одним из самых удачных предложений на рынке.

Sunsei Solar Power

Модель называется Sunsei SE-500, а по габаритам она такова: 37,5х36х2,6 см. Мощность — 7,5 W, сила тока — 0,5 A. Водонепроницаемая панель закрепляется на крыше авто посредством штатива, который нужно покупать отдельно. Основное предназначение гаджета — поддержание накопителя в рабочих кондициях. Подзаряжать АКБ можно как при работающем движке, так и при выключенном.

В комплект модели входит адаптер для подсоединения к прикуривателю, а также «крокодилы». Устанавливать гаджет можно не только на легковые машины, он также будет актуален на тракторе, катере и других транспортных средствах.

Конечно, мощность устройства мала, но зато имеется возможность соединять несколько таких составляющих воедино. Компактность позволяет устанавливать эти панели практически где угодно.

Заключение

Если вы часто пользуетесь аудиосистемой в авто, особенно мощной, и смотрите телевизор, то наверняка монтаж солнечных элементов на крышу машины будет для вас уместен. Конечно, не стоит питать иллюзии насчёт того, что солнечные элементы станут полноценной заменой штатной аккумуляторной батарее. Как утверждают эксперты, высокотехнологичное приспособление лучше всего применимо для подзарядки батареи в экстренных случаях. Когда вы видите, что АКБ села в «ноль» и при этом розетка находится по близости — используйте традиционное зарядное устройство.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: