В настоящее время препятствия, связанные с производством электроэнергии на месте и высокими затратами на установку, затрудняют широкое распространение электромобилей, работающих на солнечной энергии.
Электромобили, работающие на солнечной энергии, участвуют в гонке World Solar Challenge. Фото: Composite World
Автомобили на солнечных батареях действительно существуют, и чаще всего их можно увидеть на Всемирном солнечном соревновании (World Solar Challenge), проводимом раз в два года в Австралии. Участники проезжают около 3000 км от Дарвина на севере Австралии до Аделаиды на юге Австралии, используя только солнечную энергию. Многие автомобили в гонке больше похожи на транспортные средства из парков развлечений или научно-фантастических фильмов, чем на обычные дорожные транспортные средства. Это может объяснить, почему автомобили на солнечных батареях пока не являются предпочтительным выбором для ежедневных поездок на работу, по крайней мере, пока, как сообщает Popular Science .
Хотя на Землю ежедневно выпадает много солнечного света, он рассеивается, проходя через атмосферу, поэтому относительно небольшая его часть достигает поверхности. В среднем, с учетом влияния разных времен года, энергия солнечного света составляет приблизительно 342 ватта/м² в год, чего достаточно для работы стандартного холодильника. Автомобили различаются по размерам, но большой автомобиль в США, длиной около 5,5 метров и шириной 1,8 метра, имеет площадь поверхности около 9-10 м², что позволяет ему собирать около 3420 ватт энергии — достаточно для работы холодильника, посудомоечной машины и микроволновой печи.
Солнечные электростанции, снабжающие города и поселки электроэнергией, используют миллионы фотоэлектрических панелей, расположенных на тысячах гектаров. Некоторые установки в пустынных районах используют зеркала, расположенные рядами, для концентрации солнечной энергии. Но у стандартного автомобиля недостаточно площади поверхности, чтобы собрать такое количество солнечной энергии.
Ещё одна проблема заключается в том, что современные фотоэлектрические элементы не очень эффективны в преобразовании солнечного света в электричество. Как правило, их КПД составляет всего около 20%, то есть они преобразуют примерно 1/5 поступающей солнечной энергии в электричество. Это означает, что 3420 ватт солнечной энергии, попадающие на типичный автомобиль, покрытый фотоэлектрическими элементами, обеспечат лишь около 684 ватт электроэнергии для его нужд. Между тем, электромобилю требуется 20 000 ватт для движения со скоростью 100 км/ч.
Автомобили, участвующие в World Solar Challenge, как правило, очень большие и спроектированы таким образом, чтобы максимально увеличить площадь поверхности. Это позволяет автомобилю собирать как можно больше солнечного света. Хотя такой подход не является проблемой для концепт-кара, большинство моделей не имеют окон или какого-либо другого пространства, кроме водительского сиденья.
Ещё одним фактором является географическое положение, продолжительность светового дня и погодные условия, которые влияют на количество вырабатываемой солнечной энергии. Земля наклонена относительно своей оси, поэтому не все области получают одинаковое количество солнечного света в любой момент времени. Когда Северное полушарие наклонено к Солнцу, верхняя половина земного шара получает больше солнечного света, в то время как Южное полушарие холоднее и темнее. Когда Южное полушарие наклонено к Солнцу, области там получают больше солнечного света, чем верхняя половина планеты.
Экваториальные регионы получают достаточно солнечного света круглый год, поэтому районы, расположенные вблизи экватора, такие как Южная Калифорния или пустыня Сахара, обладают более высоким потенциалом солнечной энергии, чем районы, расположенные ближе к полюсам Земли, например, Аляска. Солнечные электромобили также испытывают трудности с накоплением достаточного количества солнечного света в пасмурные или дождливые дни. Даже крупным солнечным электростанциям приходится планировать периоды, когда солнце не светит. Водителям также приходится ездить ночью. Чтобы солнечный электромобиль продолжал работать после наступления темноты, ему необходимо использовать избыточную энергию, накопленную в течение дня и хранящуюся в батареях. Фотоэлектрические панели и батареи увеличивают вес транспортного средства, а более тяжелым транспортным средствам требуется больше электроэнергии для работы.
Исследователи ищут способы создания более подходящих для повседневного использования электромобилей на солнечной энергии. Им необходимо разработать фотоэлектрические элементы, которые будут более эффективно преобразовывать солнечный свет в энергию, и при этом будут пригодны для использования в автомобилях. Создание доступной системы для автомобилей также имеет решающее значение, чтобы обычные покупатели могли себе их позволить.
В настоящее время ближайшей альтернативой электромобилям, работающим на солнечной энергии, является зарядка дома или на зарядных станциях. В зависимости от способа производства электроэнергии, часть энергии для зарядки этих транспортных средств может поступать от фотоэлектрических элементов, ветряных турбин, гидроэнергетики или других возобновляемых источников.
Ан Кханг (по версии Popsci )
Ссылка на источник
Комментарий (0)