Кто изобрел автомобиль на солнечных батареях
Солнечная машина
Солнечный автомобиль является солнечный автомобиль используется для наземного транспорта. Солнечные автомобили обычно работают только от солнечной энергии, хотя некоторые модели дополняют эту мощность с помощью аккумулятора, или используют солнечные панели для подзарядки аккумуляторов или запускают вспомогательные системы для автомобиля, который в основном использует энергию аккумулятора.
Солнечные автомобили зависят от солнечной батареи, которая использует фотоэлектрические элементы (фотоэлементы) для преобразования солнечного света в электричество. В отличие от солнечной тепловой энергии, которая преобразует солнечную энергию в тепло, фотоэлементы напрямую преобразуют солнечный свет в электричество. [1] Когда солнечный свет (фотоны) попадает в фотоэлементы, они возбуждают электроны и позволяют им течь, создавая электрический ток. Фотоэлементы изготовлены из полупроводниковых материалов, таких как кремний и сплавы индия, галлия и азота. Кристаллический кремний является наиболее распространенным материалом и имеет коэффициент полезного действия 15-20%.
СОДЕРЖАНИЕ
История [ править ]
Солнечная батарея [ править ]
Солнечная батарея состоит из сотен солнечных элементов, преобразующих солнечный свет в электричество. Чтобы построить массив, ячейки PV помещаются вместе, чтобы сформировать модули, которые помещаются вместе, чтобы сформировать массив. [3] Используемые массивы большего размера могут производить более 2 киловатт (2,6 л.с.).
Солнечную батарею можно установить шестью способами:
Выбор геометрии солнечной батареи включает оптимизацию выходной мощности, аэродинамического сопротивления и массы транспортного средства, а также практические соображения. Например, свободный горизонтальный навес дает в 2-3 раза большую площадь поверхности автомобиля со встроенными ячейками, но обеспечивает лучшее охлаждение ячеек и затенение водителей. Также в разработке находятся тонкие гибкие солнечные батареи.
Солнечные батареи на солнечных автомобилях устанавливаются и инкапсулируются совсем не так, как стационарные солнечные батареи. Солнечные батареи на солнечных автомобилях обычно крепятся с помощью двусторонней клейкой ленты промышленного класса прямо на кузов автомобиля. Массивы инкапсулируются тонкими слоями тедлара.
Некоторые солнечные автомобили используют солнечные элементы из арсенида галлия с эффективностью около тридцати процентов. Другие солнечные автомобили используют кремниевые солнечные элементы с эффективностью около двадцати процентов. [ необходима цитата ]
Батареи [ править ]
Аккумуляторной батареи в типичном автомобиле на солнечных батареях достаточно, чтобы позволить автомобилю проехать 400 км без солнца и позволить автомобилю непрерывно двигаться со скоростью 60 миль в час (97 км / ч).
Двигатели [ править ]
Двигатели, используемые в автомобилях на солнечных батареях, обычно вырабатывают около 2 или 3 лошадиных сил [5], но экспериментальные легкие автомобили на солнечных батареях могут развивать ту же скорость, что и типичный семейный автомобиль (100 миль в час (160 км / ч)). [6]
Телеметрия [ править ]
Расы [ править ]
Южной Африки Solar Challenge является два раза в год две недели гонки на солнечных батареях автомобилей по всей длине и ширине в Южной Африке. Команды должны будут построить свои собственные автомобили, разработать свои собственные инженерные системы и мчаться на этих машинах по самой сложной местности, которую когда-либо видели солнечные автомобили. Гонка 2008 года доказала, что это событие может заинтересовать публику и что оно имеет необходимую международную поддержку со стороны FIA. В конце сентября все участники вылетят из Претории и направятся в Кейптаун по трассе N1, затем проедут вдоль побережья в Дурбан, а через 10 дней поднимутся по откосу на обратном пути к финишу в Претории. В 2008 году мероприятие было одобрено Международной федерацией солнечных автомобилей (ISF), Fédération Internationale de l’Automobile.(FIA), Всемирный фонд дикой природы (WWF), что делает его первой гонкой Solar Race, получившей поддержку этих трех организаций.
Рекорд скорости [ править ]
Автомобили для общественного пользования [ править ]
Первый семейный автомобиль на солнечных батареях был построен в 2013 году. [10] Исследователи из Западного резервного университета Кейса также разработали более совершенный автомобиль на солнечных батареях, который может заряжаться быстрее благодаря лучшим материалам, используемым в солнечных батареях. [11]
Китайский производитель солнечных батарей Hanergy планирует производить и продавать солнечные автомобили, оснащенные литий-ионными батареями, потребителям в Китае. [12] [13] Hanergy утверждает, что пять-шесть часов солнечного света должны позволить тонкопленочным солнечным элементам автомобилей вырабатывать от 8 до 10 кВтч энергии в день, что позволяет машине проехать около 80 км (50 миль) по только солнечная энергия. [14] Максимальная дальность составляет около 350 км (217 миль).
А солнечный автомобиль это солнечный автомобиль используется для наземного транспорта. Солнечные автомобили обычно работают только на солнечной энергии, хотя некоторые модели дополняют эту мощность с помощью аккумулятора, или используют солнечные панели для подзарядки аккумуляторов или запускают вспомогательные системы для автомобиля, который в основном использует энергию аккумулятора.
Солнечные автомобили сочетают в себе технологии, обычно используемые в аэрокосмический, велосипед, Альтернативная энергетика и автомобильный отрасли. Конструкция транспортного средства на солнечных батареях сильно ограничена количеством энергии, потребляемой автомобилем. Большинство солнечных машин было построено с целью солнечные автомобильные гонки. Некоторые прототипы были разработаны для публичного использования, а Световой год один солнечный заряженный аккумулятор электромобиль ожидается, что он будет доступен с 2021 года; В настоящее время в продаже нет автомобилей, работающих преимущественно от солнца.
Солнечные автомобили зависят от солнечная батарея который использует фотоэлектрические элементы (Фотоэлементы) для преобразования солнечного света в электричество. В отличие от солнечной тепловой энергии, которая преобразует солнечную энергию в тепло, фотоэлементы напрямую преобразуют солнечный свет в электричество. [1] Когда солнечный свет (фотоны) попадает в фотоэлектрические элементы, они возбуждают электроны и позволяют им течь, создавая электрический ток. Фотоэлементы изготовлены из полупроводниковых материалов, таких как кремний и сплавы индия, галлия и азота. Кристаллический кремний является наиболее часто используемым материалом и имеет КПД 15-20%.
Содержание
История
Первой изобретенной моделью автомобиля на солнечных батареях стал крошечный 15-дюймовый автомобиль, созданный сотрудником General Motors Уильямом Коббом. Назначил Санмобиль, он показал его в 1955 году на конгрессе Powerama в Чикаго. Он состоял из 12 селеновых фотоэлементов и небольшого электродвигателя. [2]
Солнечная батарея
Солнечная батарея состоит из сотен солнечные батареи преобразование солнечного света в электричество. Чтобы построить массив, ячейки PV объединяются, чтобы сформировать модули, которые помещаются вместе, чтобы сформировать массив. [3] Используемые массивы большего размера могут производить более 2 киловатт (2,6 л.с.).
Солнечную батарею можно установить шестью способами:
Выбор геометрии солнечной батареи включает оптимизацию выходной мощности, аэродинамического сопротивления и массы транспортного средства, а также практические соображения. Например, свободный горизонтальный купол дает в 2-3 раза большую площадь поверхности автомобиля со встроенными ячейками, но обеспечивает лучшее охлаждение ячеек и затенение водителей. Также в разработке находятся тонкие гибкие солнечные батареи.
Солнечные батареи на солнечных автомобилях устанавливаются и инкапсулируются совсем не так, как стационарные солнечные батареи. Солнечные батареи на солнечных автомобилях обычно крепятся с помощью двусторонней клейкой ленты промышленного класса прямо на кузов автомобиля. Массивы инкапсулируются тонкими слоями тедлара.
Некоторые солнечные автомобили используют солнечные элементы из арсенида галлия с эффективностью около тридцати процентов. Другие солнечные автомобили используют кремниевые солнечные элементы с эффективностью около двадцати процентов. [ нужна цитата ]
Аккумуляторы
Аккумуляторной батареи в типичном автомобиле на солнечных батареях достаточно, чтобы позволить автомобилю проехать 250 миль (400 км) без солнца и позволить автомобилю непрерывно двигаться со скоростью 60 миль в час (97 км / ч).
Двигатели
Двигатели, используемые в солнечных автомобилях, обычно вырабатывают около 2 или 3 лошадиных сил, [5] тем не менее экспериментальные легкие автомобили на солнечных батареях могут развивать ту же скорость, что и типичный семейный автомобиль (100 миль в час (160 км / ч)). [6]
Телеметрия
Чтобы автомобиль работал плавно, водитель должен следить за несколькими приборами, чтобы определить возможные проблемы. В автомобилях без датчиков почти всегда есть беспроводная связь. телеметрия, что позволяет водителю контролировать потребление энергии автомобилем, улавливание солнечной энергии и другие параметры, тем самым позволяя водителю сосредоточиться на вождении.
Гонки
Две гонки на солнечных автомобилях Мировой солнечный вызов и Американский солнечный вызов- соревнования в стиле наземных ралли, в которых принимают участие различные университетские и корпоративные команды.
В Мировой солнечный вызов показывает поле конкурентов со всего мира, которые стремятся пересечь Австралийский континентна расстояние 3000 километров (1900 миль). Неуклонно росли скорости машин. Так, например, высокие скорости участников гонки 2005 года привели к тому, что правила для солнечных автомобилей были изменены, начиная с гонки 2007 года и 2014 года.
Рекорд скорости
Книга Рекордов Гиннесса признать рекорд наземной скорости для транспортных средств, работающих только от солнечных батарей. Этот рекорд в настоящее время принадлежит Sky Ace TIGA из Университет Ашия. [8] Рекорд 91,332 км / ч (56,75 миль / ч) был установлен 20 августа 2014 г. Симодзисима аэропорт, в Миякодзима, Окинава, Япония. Предыдущий рекорд принадлежал Университет Нового Южного Уэльса с машиной Sunswift IV. Его 25-килограммовая (55 фунтов) аккумуляторная батарея была удалена, поэтому автомобиль питался только от солнечных батарей. [9] Рекорд 88,8 км / ч (55,2 миль / ч) был установлен 7 января 2011 года на авиабазе ВМФ. HMASАльбатрос в Nowra, побив рекорд, ранее установленный Дженерал Моторс машина Sunraycer 78,3 км / ч (48,7 миль / ч). Рекорд установлен на участке полета 500 метров (1600 футов) и является средним показателем двух пробегов в противоположных направлениях.
Автомобили для общественного пользования
Первый семейный автомобиль на солнечных батареях был построен в 2013 году. [10] Исследователи из Кейс Вестерн Резервный университет, также разработали лучший автомобиль на солнечных батареях, который может заряжаться быстрее благодаря лучшим материалам, используемым в солнечных батареях. [11]
Китайский производитель солнечных батарей Hanergy планирует строить и продавать солнечные автомобили, оснащенные литий-ионные батареи потребителям в Китае. [12] [13] Hanergy утверждает, что пять-шесть часов солнечного света должны позволить тонкопленочным солнечным элементам автомобилей вырабатывать от 8 до 10 кВтч энергии в день, что позволяет автомобилю проехать около 80 км (50 миль) только на солнечной энергии. [14] Максимальная дальность составляет около 350 км (217 миль).
В июне 2019 года солнечно-электрическая Световой Год Один было объявлено. Разработан бывшими инженерами из Тесла и Феррари, капот и крыша автомобиля состоят из солнечных батарей. Автомобиль также заряжается от обычной электроэнергии, а также от станций быстрой зарядки, и ожидается, что он будет запущен в ограниченное производство в 2021 году по цене около 135 тысяч долларов. [15]
В июле 2020 года немецкий автопроизводитель Audi подписал меморандум о взаимопонимании с израильским стартапом Аполлон-Сила для разработки плана по внедрению запатентованных компанией легких гибких панелей в автомобильные детали. Программа Apollo-Power состоит в том, чтобы превратить все автомобили в мире в солнечные.
Автомобиль на солнечных батареях: особенности конструкции
В наш век перед человеком как никогда остро встал выбор – продолжать развиваться как и раньше, или позаботиться о сохранении природы для потомков. Как ни крути, но сегодняшняя деятельность человечества неизменно ведет к нанесению ущерба живой природе, поэтому научные деятели стремятся к тому, чтобы внедрять и развивать экологически чистые технологии.
Историческая справка
Первым «гелиомобилем» стало транспортное средство, сконструированное в 1982 году Хансом Толструпом. «Тихий рекордсмен», как был назван автомобиль, проехал через всю территорию Австралии, развивая максимальную скорость в 20 км/ч.
Уже менее чем через 20 лет конструкторам удалось добиться увеличения максимальной скорости гелиомобилей до 90 км/ч, а на отдельных участках трассы гелиомобиль Dream мог разгоняться вообще до 135 км/ч.
Конструктивные особенности и принцип действия
Естественно, что гелиомобиль, по сути, является электромобилем, электромотор которого приводится в действие энергией, получаемой от солнечной батареи. Энергия также расходуется на пополнение резервных аккумуляторов. Таким образом автомобиль передвигается за счет использования чистой энергии солнца, не на нанося ущерба окружающей среде.
Гелиомобиль от обычных автомобилей, да и от стандартных электромобилей сильно отличается внешним видом, поскольку для обеспечения электромоторов энергией требуется солнечная батарея большой площади, поэтому у гелиомобиля очень большая площадь горизонтальной поверхности, из-за чего он похож на инопланетный челнок.
Плюсы
Вместе с тем, у гелиомобилей есть и внушительный список недостатков, из-за которого они до сих пор не стали массовыми.
Недостатки
Чтобы повысить доступность гелиомобилей необходимо:
Даже6 такой минимум мер позволит организовать серийное производство гелиомобилей, а это, в свою очередь, повлияет на снижение стоимости из-за массового производства.
Солнечные батареи на автомобиль: история, принцип работы, характеристики
Солнечные батареи на автомобиль это самый экологический вид топлива для транспорта, поэтому в последнее время такие батареи медленно, но набирают популярность. Сегодня мы рассматриваем их историю создания, характеристики, достоинства и недостатки.
Принцип работы
Автомобиль на солнечных батареях комплектуется электромотором, источником питания которого выступает гелиосистема, преобразовывающая солнечную энергию в электрическую. Принцип «p-n проходимости» элементов кремниевой солнечной батареи обуславливает образование электрической энергии по определенной схеме:
Вышеописанная схема может использоваться в качестве привода механической передачи автомобиля при условии подключения электрического двигателя и сторонних устройств, отвечающих за функционирование отдельных систем машины, как нагрузки для солнечной батареи.
История создания автомобилей на солнечных батареях
Мотор-колеса стали еще одним изобретением, давшим толчок развитию данной отрасли. Их технология подразумевает размещение на каждом из ведущих колес электрического двигателя, что значительно повышает суммарный КПД передаточного механизма.
Появление гибких солнечных батарей и увеличение площади поглощения энергии сказалось на повышении мощности солнечных батарей для аккумулятора автомобиля.
Средняя стоимость авто
Достоинства
Перед классическими двигателями внутреннего сгорания автомобили на солнечных батареях обладают рядом преимуществ:
Недостатки
Широкое внедрение гелиобатарей в эксплуатацию затруднено следующими минусами:
Самостоятельная установка
Установку солнечных батарей на автомобиль осуществима своими руками при условии наличия необходимого ручного инструмента, знаний в области механики и электромеханики и свободного времени.
Преобразование солнечной энергии в электрическую осуществляется в коллекторе, размещаемом на кузове автомобиля. Аккумулятор накапливает образующуюся энергию.
Уровень заряда АКБ, расход накопленной энергии и потребление тока электромотором регулируются электронным блоком управления, устанавливаемым в автомобиль. Механическая передача приводит в действие колеса транспортного средства посредством преобразования электроэнергии во вращательное движение.
Оптимальное место размещения: крыша машины
Размещение на приборной панели
Складные солнечные батареи могут устанавливаться на приборной панели и храниться в багажном отделении. Корпус элемента должен изготавливаться из прочной пластмассы, устойчивой к высоким температурам. Батареи из ненадежного и дешевого материала могут деформироваться под воздействием прямых солнечных лучей и высоких температур.
Солнечные батареи для зарядки аккумулятора автомобиля подключаются двумя способами:
Перед установкой и подключением необходимо ознакомиться с инструкцией, предлагаемой производителем солнечной батареи. Причиной повреждения гелиосистемы и электрооборудования автомобиля в большинстве случаев является неправильное подключение батареи.
Правила зарядки АКБ
Значение тока при заряде свинцово-кислотных батарей не должно превышать 10-12 % от их емкости, что сказывается на времени подзарядки АКБ. Качественный и надежный аккумулятор емкостью 60 А/час заряжается током, максимальное значение которого составляет 5-6 А. При таких показателях среднее время заряда составляет 10-12 часов. Риск выхода АКБ из строя возрастает в случае сокращения времени заряда или значительного увеличения указанных параметров.
Солнечные панели минимизируют все риски ввиду того, что их максимальная сила тока не превышает 1-2 А. Мощности до 7 Вт батарее хватает для поддержания работоспособности аккумулятора, в то время как для полной его зарядки требуются гелиобатареи мощностью 50-70 Вт. Подобные системы оснащаются контроллерами, регулирующими технические характеристики панелей и сохраняющими работоспособность и целостность АКБ.
Полная зарядка аккумуляторной батареи емкостью 50 А/час осуществляется за 7-9 часов при использовании солнечной панели мощностью 40 Вт и напряжением 20 В.
Обзор моделей
В сети представлен широкий ассортимент фото солнечных батарей на автомобиль, однако при богатом выборе не все панели обладают должным качеством и надежностью. Специалисты предлагают остановиться на трех популярных моделях гелиосистем, обладающих необходимыми характеристиками.
Солнечные батареи Sunsei SE-500
Зарядка аккумуляторной батареи осуществляется как при работающем, так и при выключенном моторе. В комплекте с гелиопанелью поставляется вилка для прикуривателя и клеммы. Судя по отзывам на солнечную батарею для автомобиля, многие потребители устанавливают Sunsei на дизельные лодки, грузовой транспорт и трактора.
Недостатком солнечной панели SE-500 является небольшая мощность, компенсируемая объединением нескольких элементов в единую сеть.
Батарея SunForce
Несмотря на свои габариты, с легкостью устанавливается на крыше легких транспортных средств, лодок, грузовых автомобилей и спецтехники. Дополнительным преимуществом модели является возможность работы в туман и дождь.
Панель TCM-15F
Отзывы
Автовладельцы в отзывах о солнечных батареях на автомобиль отмечают необходимость приобретения полного комплекта оборудования для гелиосистемы, включающего в себя панели, виброустойчивый и прочный корпус с алюминиевой поверхностью, хорошо отводящей тепло, контроллер и аккумулятор. Последний работает только в паре со свинцовыми АКБ и должен обладать номинальной мощностью 12 вольт. Эффективная и бесперебойная работа солнечных батарей возможна только при их перпендикулярном расположении относительно солнечных лучей. В идеале автовладельцы советуют приобретать специальную систему, отслеживающую положение солнца и отыскивающую оптимальный угол положения батареи в автоматическом режиме, однако конструкция такого типа обходится в большую сумму при сборке.
При установке на автомобиль солнечной батареи желательно учитывать характеристики выбранной модели, аккумулятора автомобиля и бортовой сети. Производители гелиопанелей в комплекте поставляют подробную инструкцию по монтажу и эксплуатации продукции с номинальными значениями мощности, емкости и напряжения. Стандартная комплектация также может включать контроллер, клеммы для АКБ и вилку для прикуривателя.
Петербуржец сделал «солнцемобиль» и хочет доехать на нем до Китая
«Фазан» – далеко не первый автомобильный проект 23-летнего петербуржца, и даже не первый электрокар. Два года назад Никита с друзьями превратили «Москвич» в полностью «зеленый» автомобиль, рассказал блогер «Комсомольской Правде». Однако машина оказалась очень тяжелой и тратила слишком много энергии при перемещении.
Новое детище Поддубнова лишено этого недостатка: «Фазан» весит всего 150 килограммов, поэтому его можно легко наклонять, чтобы повернуть батареи к солнцу, и даже переносить с места на место. За основу автомобиля взята рама от багги, на которую инженер-самоучка надел колеса от мопеда и каркас кузова, сваренный из алюминиевых профилей. Легкие кузовные панели вырезаны из алюминиевых композитных листов с прослойкой из пластика.
В скромном салоне самоделки, лишенной стекол и дверей, установлены пластиковое сиденье и руль от велосипеда. Изначально блогер оборудовал свое творение рулем от картинга, однако он оказался слишком мал – тяжело крутился и заметно усложнял управление.
Видео: крыша с солнечными панелями Tesla сама избавляется от снега
Угловатую конструкцию, напоминающую мобильный ларек с мороженым, венчают три солнечные панели, питающие четыре аккумулятора. На полную их зарядку, по словам Поддубнова, уходит до десяти часов, после чего «Фазан» способен ездить шесть часов со скоростью 30 километров в час. Однако при условии ясной погоды автомобиль умеет передвигаться и вовсе без батарей, получая энергию от солнца. Такого пока не умеют даже Tesla, отметил петербуржец.
До лета Никита Поддубнов планирует доработать «Фазан» и превратить его в полноценный автодом. Место для сна длиной два метра он уже предусмотрел: лечь можно прямо на пол, протянув ноги в багажник. Однако работы предстоит еще много, так как планы у блогера амбициозные – доехать на «Фазане» из России до Китая через Казахстан, преодолев около трех тысяч километров.