РазноеМашина на солнечных батареях: цены, модели, плюсы и минусы

Машина на солнечных батареях: цены, модели, плюсы и минусы

Содержание

цены, модели, плюсы и минусы

Развитие технологий и борьба за экологическую безопасность нашей планеты, стали катализаторами процесса создания автомобиля, или машины на солнечной энергии, которая работает на солнечных батареях.

Принцип действия

Содержание статьи

Принцип работы автомобиля на солнечных батареях основан на преобразовании солнечной энергии в электрическую, которая является источником питания электрического двигателя на солнечных батареях, устанавливаемого на автомобиле.

Принцип преобразования энергии солнца в электрическую энергию основан на «p-n проводимости», создаваемой в элементах солнечной батареи, изготавливаемой из двух слоев кремния, с добавлением различных веществ.

Процесс образования электрического тока приведен на ниже приведенной схеме: 

  1. В верхний слой, при его изготовлении, добавляется фосфор, это «n» слой, а в нижний – бор, это «р» слой. На границе слоев образуется «р-n переход», который определяет «р-n проводимость» фотоэлемента, из определенного количества которых, состоит солнечная батарея.
  2. Под воздействием солнечных лучей, в верхнем слое, образуется дополнительное количество отрицательно заряженных электронов, а в нижнем – положительно заряженных («дырок»). Наличие дополнительного количества разно заряженных частиц создает электрическое поле между слоями, образуется разность потенциалов. В этом случае, при наличии нагрузки между электродами, присоединенными к верхнему и нижнему слоям, в цепи протекает электрический ток, при этом отрицательно заряженные частицы движутся вверх, а положительно заряженные – вниз.

Если в качестве нагрузки подключить электрический двигатель, с установкой дополнительных электронных устройств, обеспечивающих нормальный режим работы в различных режимах эксплуатации и определенного количества аккумуляторов, отвечающих за запас электрической мощности, то подобная схема, может служить приводом для механической передачи, в том числе и для передвижения автомобиля.

Автомобиль на солнечных батареях как изобретение ХХ века

История создания автомобилей, работающих на солнечных батареях, начала свое начало в середине ХХ века в США, однако в связи с тем, что технологии того времени не позволяли изготовить мощную солнечную батарею не больших размеров, и выпускаемые аккумуляторы не были энергоемкими, то и развитие этой отрасли автомобилестроения было приостановлено. Лишь в 90-е годы, к этой теме вернулись и работы продолжились.

Увеличение КПД солнечных батарей позволило увеличить количество вырабатываемого ими электричества, а энергоемкие аккумуляторы нового поколения, позволили создавать необходимый запас энергии, при перемещении на дальние расстояния.

 

Применение новых материалов, при изготовлении кузова, новых систем трансмиссии и типов электродвигателей, также отразились на развитии данного типа автомобилей. Сейчас элементы кузова изготавливаются из прочного и легкого пластика, в трансмиссии используются детали с наименьшим уровнем сопротивления качению, а в качестве двигателей применяют устройства бесколлекторного типа использующие в своей конструкции полюса из редкоземельных магнитных материалов.

Еще одним из изобретений, которое стало использоваться на солнце автомобилях, стали мотор-колеса. В этом случае электрический двигатель расположен на каждом из ведущих колес автомобиля, что позволяет увеличить общий КПД передаточного механизма.

На увеличение мощности устанавливаемой на автомобиль солнечной батареи, повлияло и то, что подобные устройства теперь можно выпускать гибкими, следовательно, размещать на всех элементах кузова, что увеличивает площадь поглощающую солнечную энергию.

Популярные модели

Производством моделей автомобилей, использующих в качестве источника энергии солнечную батарею, занимаются все ведущие автомобильные бренды. Наиболее известные из них, это:

  • Модель «Ecletic», разработки специалистов компании Venturi (Франция), оснащена силовой установкой, мощностью 22,0 л/с, запасом хода в 50,0 км и может развивать скорость 50,0 км/час.


В качестве резервного источника питания, на автомобиль установлен ветровой генератор, а также предусмотрена возможность подзарядки от электрической сети.

  • Модель «Astrolab», также является разработкой французских инженеров и дизайнеров компании Venturi.


Это серийная модель, мощностью 16,0 кВт и запасом хода – 110,0 км. Максимальная скорость, данной модели – 120,0 км/час. Корпус изготовлен из прочного пластика, масса автомобиля – до 300,0 кг.

  • Голландские инженеры и дизайнеры из Технологического университета (г. Эйндховен), разработали и создали модель «Stella», являющуюся по сути, семейным автомобилем.


Корпус изготовлен из углерода и алюминия, автомобиль оснащен сенсорным экраном и мощной солнечной батарей, вырабатывающей количество электрической энергии, превышающее требуемое, для обеспечения зарядки энергоемких аккумуляторов. Запас хода составляет 600,0 км.

  • Инженеры швейцарской компании Green GT, разработали модель «Solar World GT», мощностью до 400,0 л/сил.


Максимальная скорость данной модели – до 275,0 км/час, а время разгона до 100,0 км/час, составляет 4,0 секунды.

  • В России, специалисты Санкт-Петербургского политехнического университета, успешно занимаются разработкой отечественного солнечного автомобиля.


Кузов выполнен из композитных материалов в форме катамарана, общий вес автомобиля менее 200,0 кг. Ожидается, что скорость автомобиля будет достигать 150,0 км/час.

  • Японский кар «Tokai Challenger 2», победил в гонках в 2011 году, ежегодно проводимых в Австралии.


На модели установлены солнечные панели разработки компании Panasonic. Корпус выполнен из углеродистого пластика, его вес составляет 140,0 кг. Максимальная скорость – 160,0 км/час.

Средние цены

В связи с тем, что автомобили, работающие на солнечных батареях, являются штучным товаром и не поставлены на поточное производство, то и их стоимость, достаточно высока.

Производители не любят давать информацию о своих разработках, поэтому на выше приведенные модели нет информации о их цене и себестоимости.

Тем не менее, стоимость моделей, уже запущенных в серию, известна, так в соответствии с данными компаний Venturi (Франция), стоимость модели «Astrolab» составляет 92000,00 евро.

Плюсы и минусы

Автомобили, работающие на солнечных батареях, обладают целым рядом преимуществ, перед традиционными двигателями внутреннего сгорания, это:

  1. Отсутствие вредных выбросов обуславливает экологическую безопасность подобного транспорта.
  2. Неограниченный запас источника энергии, которым является солнце.
  3. Нет необходимости в строительстве заправочных станций и станций подзарядки, как в случае с электромобилями.
  4. Продолжительные сроки эксплуатации.
  5. Бесплатность энергии, обеспечивающей работу автомобиля.

 

Недостатки, как не странно, созвучны достоинствам данного типа автомашин, и это не позволяет данным аппаратам более широко войти в повседневную жизнь, это:

  1. Применение новых технологий и изготовление в штучном производстве, увеличивает стоимость подобных механизмов.
  2. Запас хода и скорость движения ниже, чем у автомобилей с двигателями внутреннего сгорания.
  3. Отсутствие ремонтных сетей и служб автосервиса, работающего в данном сегменте автотранспорта, усложняют процесс его эксплуатации.

Как сделать своими руками

Умея работать с ручным инструментом, имея знания в электротехнике и механике, а также имея желание и свободное время, можно изготовить своими руками, достаточно сложное механическое транспортное средство, каким является солнечный автомобиль.

Начать необходимо с того, что нужно понять, как устроен подобный автомобиль, и как осуществляется его работа. Работа подобных устройств, отражена на ниже приведенной схеме.

Энергия солнца поглощается и преобразуется в электрическую энергию в солнечном коллекторе (батарее), который устанавливается на корпусе транспортного средства (автомобиля), и накапливается в аккумуляторе.

Посредством установки электронного блока управления, осуществляется контроль за расходом накопленной электрической энергии и зарядом аккумулятора, а также током потребления электрического двигателя, преобразующим электрическую энергию в его вращательное движение, которое в свою очередь, посредством механической передачи, передается на колеса транспортного средства.

Как видно из приведенной схемы, основные электрические элементы и механическую часть конструируемого автомобиля, лучше всего использовать заводского производства. Корпус же, может быть различным, главное условие для него, это прочность конструкции и малый вес.

Габаритные размеры корпуса создаваемого автомобиля зависят от размера механических узлов, а также размера солнечной батареи, которую планируется разместить снаружи.

Мощность солнечной панели должна соответствовать техническим характеристикам электронного блока и аккумуляторов, устанавливаемых на модели, а они, в свою очередь, должны быть увязаны с характеристиками электрического двигателя.

Гонки на солнцемобилях

Появление различных моделей солнечных автомобилей, выпускаемых крупными автопроизводителями и производимые индивидуальными изобретателями, привело к тому, что появился новый вид спорта – брейнспорт или гонки на солнцемобилях.

Данные соревнования проводятся в разных странах, но наиболее известные проходят в Австралии между городами Дарвин и Аделаида. Протяженность участка 3000,0 км.

Участие в подобных соревнованиях позволяет автомобильным компаниям тестировать свои новые технические разработки в экстремальных условиях, что в свою очередь служит развитием солнечного автомобиле строения.

Есть ли будущее у таких автомобилей?

В настоящее время, транспортные средства, использующие в качестве энергии солнечные лучи, не получили широкого распространения в нашей жизни. Это обусловлено высокой стоимостью их производства, низким КПД солнечных панелей, а также необходимостью установки энергоемких аккумуляторов, являющихся накопителями электрической энергии.

Тем не менее, появление новых технологий в производстве материалов, производство гибких солнечных панелей и аккумуляторов, обладающих значительной емкостью, при этом имеющих небольшие геометрические размеры, позволило создавать новые модели подобных транспортных средств.

Одним из важных факторов, свидетельствующих о том, что будущее у солнечных автомобилей есть, и оно приведет к увеличению таких моделей, является то, что энергия солнца, это возобновляемый и неисчерпаемый источник энергии, при использовании которого нет вредных выбросов в атмосферу, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду.

 


Вероятно, Вам также понравятся следующие материалы:

Фонарь на солнечной батарее

Вентилятор на солнечной батарее


 

Спасибо, что дочитали до конца!

Не забывайте подписываться на канал,  в ДЗЕНе

Если статья Вам понравилась!

Следите за нами в твиттере: https://twitter.com/Alter2201

Делитесь с друзьями, оставляйте ваши комментарии

Добавляйтесь в нашу группу в ВК:        

ALTER220 Портал о альтернативную энергию

и предлагайте темы для обсуждений, вместе будет интереснее!!!

Автомобили на солнечных батареях: фото, описание

Идея создания автомобилей на солнечных батареях возникла еще в середине прошлого века в США, но в то время отсутствовали технологии, которые позволяли бы это реализовать. Только в начале 90-х годов ученым удалось создать солнечную батарею подходящей мощности, и работы в этом направлении были возобновлены. Сегодня производители активно разрабатывают проекты автомобилей, работающих на энергии солнца. С обзором самых известных машин вы сможете ознакомиться далее.

Обзор автомобилей на солнечных батареяхОбзор автомобилей на солнечных батареях

На чем основан принцип функционирования автомобилей

Транспортные средства оснащаются батареями, которые преобразуют солнечное излучение в электроэнергию. Именно они становятся источником питания для электромотора. Приблизить мощность автомобиля на солнечной энергии к мощности обычной машины возможно, для этого надо подключить к батарее электромотор, вспомогательные электронные устройства и аккумуляторы.

Обзор солнцемобилей

Stella

Автомобиль был разработан в 2013 году командой студентов из Технологического университета Эйндховена (Голландия). Он был представлен как авто семейного типа, работающий исключительно за счет солнечного излучения. Суммарная площадь батарей, которые вырабатывают энергию для передвижения транспортного средства – 5,8 кв. м, скорость – до 125 км/час. При полном заряде аккумуляторной батареи машина проедет до 1000 км.

Основной материал корпуса – углеродистое волокно и алюминий, благодаря этому автомобиль получился легким и аэродинамичным. Вес без пассажиров – 375 кг. Транспортное средство оснащено инновационными устройствами, в том числе и необычной навигационной системой. Она следит за изменениями погодных условий и автоматически выбирает тот маршрут движения, по которому получит максимальное количество солнечного света. Фото автомобиля на солнечных батареях вы увидите далее.

StellaStella

Trev

Это транспортное средство было разработано австралийскими учеными в качестве пробного образца. Разработчики уверены в том, что в скором времени автомобиль Trev станет популярным средством передвижения. Изобретение проходит стадию регистрации, когда будут получены все необходимые документы – машины поступят в продажу.

Характеристики авто на солнечных батареях Trev:

  • масса – 270 кг;
  • время разгона до 100 км/час – 10 секунд;
  • масса батареи – 44 кг;
  • расстояние, которое машина проедет без подзарядки – 150 км;
  • количество сидений – 2;
  • бесшумный ход;
  • есть большое багажное отделение.

Конструкция автомобиля обеспечивает пассажирам комфорт и безопасность. Источником энергии может быть как солнце, так и ветер.

TrevTrev

Solar World Gt

Машина на солнечных батареях была создана в 2011 году разработчиками из Бохумского университета (Германия). По внешнему виду она напоминает легковое купе, в котором с комфортом смогут разместиться два человека и багаж. На крыше и бампере электромобиля расположены высокопроизводительные солнечные элементы, а во внутреннем отделении – аккумуляторы для накопления электричества. Скорость, которую способно развивать транспортное средство, – до 100 км/час.

В 2011 году работающая на солнечной энергии машина участвовала в ежегодной гонке World Solar Challenge в Австралии, но не выиграла ее. Зато она стала победителем в номинации «Лучший дизайн». После завершения гонки автомобиль отправился в кругосветное путешествие, за год он преодолел более 30 тыс. км.

Solar World GtSolar World Gt

Sono Sion

Это первый автомобиль на солнечных батареях, который будет запущен в серийное производство. Разработчики обещают сделать это в 2019 году. Созданием транспортного средства в течение трех лет занималась группа инженеров из Мюнхена.

На кузове электромобиля размещено 330 фотоэлементов. От неблагоприятных условий окружающей среды и механического воздействия они защищены поликарбонатным покрытием. Солнечные батареи способны обеспечить машине запас хода в 30 км. Время заряда встроенных аккумуляторов от солнечных панелей – 8 часов, от розетки – 1 час. Ожидаемая стоимость транспортного средства – 16 тыс. евро, батареи будут продаваться отдельно.

Sono SionSono Sion

Venturi Astrolab

Гоночный автомобиль на солнечной батарее был разработан французской компанией Venturi, его стоимость составляет 90 тыс. евро. Транспортное средство обладает рядом характеристик, которые делают его подходящим вариантом для повседневной езды:

  • асинхронный двигатель с воздушным охлаждением;
  • аккумуляторные батареи 7 кВт/час;
  • источник питания – фотогальванические элементы мощностью 600 Вт;
  • автономный ход при полном заряде – 110 км;
  • скорость – до 100 км/час;
  • вес устройства – 300 кг;
  • корпус изготовлен из легких композитных материалов.

venturiventuri

Преимущества и недостатки солнцемобилей

Машины на солнечной энергии имеют такие преимущества:

  • отсутствие вредных выбросов в окружающую среду;
  • продолжительный срок эксплуатации;
  • энергия, которая обеспечивает работу транспортного средства, абсолютно бесплатная;
  • отсутствие необходимости останавливаться на заправочных станциях;
  • низкие затраты на эксплуатацию.

К недостаткам можно отнести следующее:

  • низкая скорость движения по сравнению с машинами, работающими на обычном топливе;
  • высокая стоимость;
  • отсутствие специализированных ремонтных сетей и автосервисов, что усложняет эксплуатацию солнцемобилей.

Такие автомобили пока не получили широкого распространения среди населения. Это обусловлено высокой ценой и низким КПД по сравнению с обычными транспортными средствами. Но технологии постоянно развиваются, и вполне возможно, что через несколько лет производителям удастся создать мощные и надежные солнцемобили, которые по своим характеристикам ни в чем не будут уступать машинам с бензиновыми двигателями.

Автомобили на солнечных батареях и солнечная панель на крышу машины

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.

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.

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.

Гонки на солнцемобилях

С появлением солнцемобилей возник и новый вид спорта — брейнспорт. Это — гонки на машинах, перемещающихся на солнечной энергии.

Уже проводились соревнования в разных странах. Широко известны гонки, которые проводятся между австралийскими городами Дарвин и Аделаида. Общая протяженность трассы составляет 3000 км. Замысел организаторов подобных мероприятий — пропагандирование и способствование развитию исследований и производства солнечных автомобилей в разных странах.

Происходит тестирование техники в условиях реальной нагрузки, позволяющее производителям находить и устранять недоработки в конструкции. Относиться к подобным соревнованиям как к серьезным спортивным мероприятиям пока рано, но процесс идет и развивается.

Средние цены

Информация о стоимости подобных автомобилей крайне неохотно выдается производителями, поскольку массового производства пока не ведется. Заранее заявлять о ценах не принято, работы по созданию промышленных образцов еще не начаты.

Единственная определенная информация, которую можно получить на эту тему — это стоимость французской модели Astrolab от компании Venturi, которая в настоящее время обойдется покупателю в 92 000 евро.

Плюсы и минусы

К достоинствам автомобилей на солнечных батареях следует отнести:

  • экологическая безопасность, отсутствие вредных выбросов
  • источник энергии бесконечен и неиссякаем
  • в отличие от электромобилей, которым требуется подзарядка на специальной станции
  • длительные сроки службы автомобилей
  • отсутствие платы за пользование солнечной энергией

Недостатками этого вида транспорта можно считать:

  • высокие цены, вызванные штучным производством автомобилей
  • солнечные батареи для автомобиля на крышу не изготавливаются специально, что требует подгонки параметров ходовой части под возможности фотоэлементов
  • отсутствуют ремонтные станции и сети обслуживания подобной техники
  • скорость и запас хода значительно уступают существующим моделям на двигателях внутреннего сгорания

Производители стремятся усилить положительные стороны солнцемобилей, параллельно работая над устранением недостатков.

Перспективы развития

Часто возникает вполне резонный вопрос — кто водит солнечные автомобили и когда, на дорогах их не видно. Необходимо понимать, что на данном этапе разработок подобные модели являются штучными изделиями и в промышленное производство пока не идут. Для инженеров важно определить уровень возможностей подобной техники и создать конкурентоспособные образцы по доступным ценам.

Электромобиль на солнечных батареях — экспериментальная, во многом «сырая» конструкция, которая находится в стадии активной разработки. Пока еще ни солнечная панель для автомобиля, ни электродвигатели не могут соперничать с двигателями внутреннего сгорания в отношении мощности и скорости.

Существуют разные варианты конструкции, от общего двигателя до мотор-колес, обеспечивающих самостоятельный привод для каждого колеса. Высокие перспективы не позволяют конструкторам отказываться от работы, а полученные результаты демонстрируют успех и стимулируют дальнейшие исследования.

Солнечная панель на крышу автомобиля

Солнечные панели используются не только для соответствующих автомобилей, перемещающихся на солнечной энергии. Они используются и обычными автолюбителями для подзарядки аккумуляторов, питания ноутбуков, мобильных устройств или походной бытовой техники. Широко распространены солнечные батареи для автодома, обеспечивающие энергией все устройства во время стоянки и получающие заряд в светлое время суток. Они могут работать и во время движения, что расширяет возможности и позволяет эффективнее использовать световой день.

Существуют специальные разработки, предназначенные для монтажа на крышу автомобиля. Это гибкие фотоэлектрические панели, повторяющие форму крыши машины и не ухудшающие аэродинамику автомобиля. Исчезает риск срыва панелей от сильного встречного потока или порыва бокового ветра. Существуют и другие разработки, обладающие различными характеристиками и эксплуатационными особенностями.

Цены на оборудование

Автомобиль на солнечных батареях: миф или реальность

Автомобиль на солнечных батареях КобоВ середине прошлого века на одной из выставок автомобильной техники компании General Motors впервые был представлен первый автомобиль на солнечных батареях, движущей силой которого служил электродвигатель, питанием которого служила селеновая батарея с питанием от солнца. Длина его составляла всего около полуметра, а чуть более десяти батарей располагались на крыше транспортного средства.

Конструктором автомобильчика был инженер компании Уильям Кобб, исследования которого в то время усиленно финансировались компанией, обещая большой скачок в развитии автомобилей на солнечных батареях. Однако исследования в скором времени были свернуты, а их результаты забыты почти на тридцать лет.

к содержанию ↑

Электромобиль сегодня: прорыв в будущее

И только в начале девяностых годов прошлого столетия, когда коэффициент полезного действия солнечной панели поднялся до 15%, начался бум изобретений солнце мобилей одиночными изобретателями, в который, в последствие, включились и крупные автоконцерны. Совершенно недавно компания Spektrolab, являющаяся подразделением концерна Boeing, разработала панели с эффективностью около 36%, что явилось настоящим прорывом в сфере использования энергии Солнца.

Белый Тойота приус на солнечных батареяхСегодня производство электромобилей, где применяется батарея от солнца является сосредоточием самых последних технических изобретений и находок в материаловедении. Ведь невысокую эффективность панелей необходимо компенсировать низкими механическими потерями и небольшим весом самой техники.

Поэтому в таких моделях применяются самые последние изобретения в области трансмиссий, на них устанавливаются шины с самым низким сопротивлением качению и для их кузовов используются самые легкие композитные материалы высокой прочности. Кроме того, солнечные электрокары служат концептами для отработки последних достижений в автомобилестроении.

Так, специально для электромобилей разработаны легкие электродвигатели постоянного тока бесколлекторного типа с полюсами из редкоземельных магнитных материалов. А на ряде экземпляров для полного исключения механических потерь в трансмиссии стали устанавливать так называемые мотор-колеса, когда электродвигатель находится, непосредственно, в каждом колесе автомобиля. Компании-производители автошин, такие как Michelin, Dunlop и ряд других, заняты разработкой шин специально для электромобилей, коэффициент сопротивления качению которых, в настоящее время, достиг 0,007. Аналогичные шины высокого уровня сбережения энергии, используя наработки для электромобилей, разрабатываются и для обычных серийных моделей.

Гоночный автомобиль на солнчечных батареях на трассеБольшим подспорьем для автомобилестроителей стало изобретение батарей от солнца настолько тонких, что ими можно оборудовать не только крышу, но и любую поверхность автомобиля, тем самым увеличив общую площадь поглощения световой энергии. В последнее время при конструировании энергообеспечения серийных моделей стали применять солнечные панели для питания систем микроклимата, мультимедийных систем и систем подзарядки автомобильного аккумулятора на стоянках. Коэффициент аэродинамического сопротивления электромобилей достиг минимально возможной величины (0,1).

к содержанию ↑

Новый вид спорта — ралли солнцемобилей

В результате бума разработок автомобилей на солнечных батареях возник и новый вид спорта брейнспорт, в рамках которого ежегодно в Австралии проводятся ралли солнцемобилей с пробегом около 3000 км между городами Дарвин и Аделаида. Эти соревнования собирают тысячи зрителей, а миллионы наблюдают за ними по телевидению. Не обделены вниманием эти соревнования и со стороны крупных автомобильных концернов, понимающих, что за этим видом энергии будущее.

Результатом более чем пятидесятилетнего прогресса, стал ряд конструкций электромобилей, питающихся от панелей, преобразующих солнечную энергию в электрическую.

Так, в 1996 году на австралийском ралли, автомобиль Мечта компании Honda прошел 3010 километров со скоростью 90 км/час и максимальной скоростью 135 км/час.

В этом же году компанией GeneralMotors был представлен автомобиль Sunracer, разгоняющийся до скорости 100 км/час за 9 секунд и имеющий максимальную скорость 130 км/час. Он был оснащен передовым, на тот момент, электродвигателем с высоким КПД и на обычных свинцовых аккумуляторах мог пройти около 100 километров.

В одном из австралийских соревнований третье место заняло детище студентов Мичиганского университета. Автомобиль Momentum показал скорость 105 км/час, неся на своем борту водителя и панели из более 3000 солнечных батарей. Мощность двигателя составила 2 кВт и вес 290 килограмм вместе с водителем. Техника имеет три колеса шириной всего 65 миллиметров для снижения сопротивления качению.

Победителями австралийского ралли в 2001 и 2003 годах стала команда гонщиков из Голландии на автомобилях Nuna3, которые прошли дистанцию за двадцать девять часов одиннадцать минут при средней скорости 102,75 км/час. Теоретической максимальной скоростью этого автомобиля является показатель в 170 км/час.

к содержанию ↑

Разработки новых проектов

Электромобиль Ecletic на солнечных батареяхФранцузская фирма Venturi имеет два проекта автомобилей на солнечных батареях, практически готовых к выпуску в серию: Ecletic и Astrolab. Ecletic имеет крышу, расположенной на ней солнечной панели и электродвигатель мощностью 22 л/с, что позволяет ему проехать со скоростью 50 км/час около 50 километров. Более совершенный экземпляр Astrolab способен преодолеть 110 километров и на отдельных участках иметь скорость 120 км/час.

Автомобиль на солнечных батареях AstrolabНедавно был представлен автомобиль на солнечных батареях, разработанный группой преподавателей и студентов Университета Южной Австралии. Разгон до 100 км/час у модели Trev составляет 10 секунд, при максимальной скорости 150 км/час. Пробег свыше 150 километров ему обеспечивает литиевая батарея весом 44 килограмма, подзаряжаемая от солнечной панели. Машина имеет 2 места и достаточно объемный багажник. Техника весит 270 килограмм, оснащен эффективным электрическим приводом с низким уровнем шума и конструктивно может эксплуатироваться на дорогах общего пользования. Солнце мобиль позиционируется разработчиками как городской транспорт ближайшего будущего.

Стоимость подобного транспортного средства превышает полмиллиона долларов, а некоторые экземпляры достигают стоимости и в 2 миллиона, как Мечта от корпорации Honda. Поэтому, массовость автомобилей, использующих панели, берущие энергию от солнца, скорее всего, наступит не скоро. А пока такие модели могут обрести владельца, обладающего соответствующим капиталом. Правда, некая компания-производитель из Венесуэлы объявила о скором выпуске легковых единиц и малых грузовиков на солнечной тяге стоимостью не более 6000 долларов, но дальше обещаний дело пока не пошло.

к содержанию ↑

Достоинства и недочеты электромобиля

Как бы ни развивалось это направление разработки транспорта, автомобили на солнечных батареях имеют множество положительных качеств, способных стать приговором транспорту с ДВС:

  • неограниченный ходовой запас на энергии, накопленной в течение светового дня;
  • отсутствие сети заправочных станций;
  • большой рабочий ресурс солнечной панели;
  • полное отсутствие вредных выбросов;
  • бесплатность энергии.

Пока же эти преимущества становятся, наоборот, недостатками солнце мобилей, не позволяющими им стать широко распространенным видом транспорта.

Автомобили на солнечных батареях присутствует в программе практически каждого крупного автомобильного концерна. Кроме того, эти же концерны финансируют разработки в этой области небольшими конструкторскими бюро и коллективами учебных заведений. По оценкам специалистов, серийный электромобиль сможет появиться только тогда, когда солнечная батарея достигнет коэффициента полезного действия в 50%. Тогда автомобили на солнечных батареях смогут успешно конкурировать с машинами, движущей силой которых служат двигатели внутреннего сгорания.




новая волна из Китая — Авторевю

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.

Прототип Hanergy 2015 года

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.

Hanergy Solar O

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.

Hanergy Solar A

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.

Hanergy Solar L

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.

Hanergy Solar R

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 Hanergy 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: принцип действия, преимущества и недостатки

Автомобиль на солнечных батарейках

В ХХI веке – в эпоху ускорения развития науки и техники – человечество стоит перед выбором: развитое производство или живая природа. Так или иначе, но деятельность человека наносит вред экосистеме. И научный потенциал всего мира направлен на разработку инновационных экологически чистых технологий. К новейшим изобретениям такого рода относится автомобиль на солнечных батареях, который уже сегодня становится все более популярным в потребительской среде. Современные учёные, работающие в энергетической отрасли, относят «солнцемобиль» к мерам ресурсосбережения. Но обо всём по порядку.

Автомобиль на солнечных батарейках

Немного истории

Первый гелиомобиль был сконструирован ещё в 1982 году. Ханс Толструп – создатель агрегата под названием «Тихий рекордсмен» – пересёк на своём детище Австралию с максимальной скоростью 20 км/ч.

Идея автомобиля, питающегося энергией солнца, вызвала одобрение. Гелиомобиль привлёк к себе внимание. За этим последовал ряд попыток сконструировать более мощную и совершенную «солнечную машину».

Спустя 14 лет, скорость авто на солнечных батареях достигла отметки в 90 км/ч. Этот рекорд был поставлен гелиомобилем Dream («Мечта»), который стал победителем IV Международного ралли. На отдельных участках трассы машина разгонялась до скорости 135 км/ч.

Принцип действия, конструкция

Любой автомобиль на солнечных батареях относится к классу электромобилей. Действующий электродвигатель питается от солнечных батарей. Солнце заряжает также и резервные аккумуляторы. Таким образом, для функционирования этой машины используется чистая энергия солнечного излучения, и агрегат не наносит ущерба экосистеме. К слову, от фотопреобразователей питаются также:

  • кондиционер;
  • радио;
  • навигатор.

Внешний вид такого авто с первого взгляда обескураживает. Дело в том, что для обеспеченья электродвигателей достаточным количеством энергии требуются батареи большой площади, поэтому корпус машины плоский и продолговатый. Это необходимость, в связи с которой машина походит на инопланетный корабль. В противном случае авто не могло бы проехать и десяти километров.

Преимущества

Экологичный автомобиль

Машины на солнечных батареях готовы похвастаться рядом преимуществ перед обычными авто:

  1. Экологичность. Гелиомобиль не оказывает на экосистему пагубного влияния. Главным недостатком авто, работающих на традиционном топливе, является повышенный выброс СО₂ в атмосферу Земли. Это один из вреднейших парниковых газов. Его избыток в воздухе приводит к необратимой смене климата на планете и образованию дыр в озоновом слое. Автомобиль, работающий на солнечных батареях, не образует вредных выбросов.
  2. Бесплатная доступная энергия. Энергия, черпаемая от солнца, совершенно бесплатна. Гелиомобиль – удачный пример использования этой энергии.
  3. Нет потребности в формировании сети АЗС.
  4. Большой срок службы. Фотоэлементы, которыми оснащены солнцемобили, способны исправно функционировать в течение 25–30 лет.

На некоторые из перечисленных достоинств можно посмотреть двояко. Многие из этих «плюсов» стали причиной невостребованности подобных авто на широком рынке.

Недостатки

Минус в автомобилях на солнечных батарейках

Машины, работающие на солнечной энергии, всё ещё не нашли широкого распространения на мировом рынке, т. к. их конструкция несовершенна. К весомым недостаткам относятся следующие:

  1. Низкий КПД. На сегодняшний день КПД солнечных батарей составляет в среднем 15–20%. В связи с этим и мощность двигателей гелиомобилей невысока – всего 2–3 лошадиные силы.
  2. Проблемы с передвижением в ночное время и пасмурную погоду. В тёмное время суток некоторые электромобили на солнечных батареях могут передвигаться за счёт сжигания топлива, но тогда теряется сама концепция экологичности.
  3. Дороговизна фотоэлементов. Из-за базовой стоимости агрегатов и комплектующих «солнечная» машина стоит дорого.
  4. Большие габариты. Отведённая под батареи поверхность корпуса так же, как и электродвигатель, весит немало. Большой вес солнцемобиля является причиной больших затрат энергии и потерь мощности.
  5. Пониженный комфорт. Увы, но по уровню комфорта «солнечные машины» несопоставимы с традиционными автомобилями. Психология потребителя такова: лишь единицы сделают выбор в пользу менее комфортабельного экомобиля. И даже то, что солнцемобиль безопасен для природы, не сможет переубедить человека.
  6. Дороговизна. Сегодня солнцемобили стоят как бензиновые авто бизнес-класса. Среднестатистический покупатель просто не может позволить себе приобрести такое дорогое средство передвижения.

Чтобы сделать автомобили на солнечных батареях более дешёвыми и доступными среди простого населения, необходимо:

  • снизить цену на фотоэлементы;
  • повысить КПД до 37–40%;
  • сделать авто менее габаритным, что, в свою очередь, поспособствует меньшему расходу энергии.

Даже таких минимальных мер хватит для того, чтобы повысить уровень продаж авто, оснащённых солнечными батареями. На данный момент прогрессивные инженеры-учёные работают в этом направлении.

Заключение

Автомобиль на солнечных батареях – не миф и не роскошь. Да, сегодня в конструкции солнцемобилей присутствуют недостатки, которые делают данный продукт невостребованным. Однако учёные всего мира стараются сделать его более практичным и комфортабельным. Каждые два года в Австралии проводятся ралли солнцемобилей с целью выяснить, на что способны эти средства передвижения. За гелиотранспортом стоит чистое будущее Земли.

‘; blockSettingArray[0][«setting_type»] = 6; blockSettingArray[0][«elementPlace»] = 2; blockSettingArray[1] = []; blockSettingArray[1][«minSymbols»] = 0; blockSettingArray[1][«minHeaders»] = 0; blockSettingArray[1][«text»] = ‘

‘; blockSettingArray[1][«setting_type»] = 6; blockSettingArray[1][«elementPlace»] = 0; blockSettingArray[3] = []; blockSettingArray[3][«minSymbols»] = 1000; blockSettingArray[3][«minHeaders»] = 0; blockSettingArray[3][«text»] = ‘

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.

Виды

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.

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.

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.

Похожие темы:

Все, что вам нужно знать об автомобилях на солнечных батареях

С возобновлением интереса к возобновляемым и устойчивым энергетическим системам автомобили на солнечных батареях вышли на первый план. Многие автомобильные компании работают над созданием автомобилей на солнечных батареях и меняют автомобильную промышленность.

Солнечные автомобили — это электромобили, использующие солнечную энергию. Они используют фотоэлектрические элементы для преобразования энергии солнечного света в электричество. Эти автомобили могут накапливать часть солнечной энергии, а также могут плавно работать ночью или при отсутствии прямых солнечных лучей.Автомобили на солнечных батареях не только способствуют загрязнению окружающей среды, но и снижают уровень шума.

СВЯЗАННЫЙ: HYUNDAI ПРЕДСТАВЛЯЕТ АВТОМОБИЛЬ С ЗАРЯДКОЙ НА СОЛНЕЧНОЙ КРЫШЕ, КОТОРЫЙ ВОССТАНАВЛИВАЕТ ДО 60% БАТАРЕИ

В настоящее время проходят испытания многие прототипы автомобилей на солнечных батареях. Многие крупные игроки и стартапы участвуют в разработке гибридных солнечных автомобилей. Если верить статистике, к 2020 году рынок автомобилей на солнечных батареях, вероятно, составит долларов США, 1 миллиард долларов США. Автомобильные компании уже извлекают выгоду из популярности и создают автомобильные комплекты на солнечных батареях.Эти комплекты могут помочь автомобилям преодолевать большие расстояния, используя солнечную энергию.

Тем не менее, автомобили на солнечных батареях имеют конструктивные ограничения, поскольку необходимо также учитывать эстетику, чтобы в них можно было разместить солнечные панели. Поэтому до сих пор большинство солнечных транспортных средств было разработано для участия в гонках на солнечных батареях, а не для регулярного использования.

Sunswift IV — самый быстрый автомобиль на солнечных батареях из существующих в настоящее время. Этот автомобиль был построен студентами Университета Нового Южного Уэльса компании Solar Racing. В автомобиле используется технология, аналогичная той, которая используется в велосипедной, аэрокосмической и автомобильной промышленности, и является их комбинацией.

Однако до сих пор ни один из транспортных средств не был спроектирован таким образом, чтобы на 100% полагаться только на солнечную энергию.

Как работает автомобиль на солнечной энергии?

Автомобиль на солнечных батареях использует энергию солнца с помощью солнечных батарей для подзарядки своих батарей. Эти автомобили зависят от фотоэлементов, которые помогают им преобразовывать солнечный свет в электричество.

С технической точки зрения, фотоны солнечного света попадают на фотоэлектрические элементы и возбуждают электроны.Это позволяет потоку электронов, который создает электрический ток в процессе. Этот электрический ток затем используется в качестве «топлива» для запуска транспортного средства.

Есть несколько преимуществ использования автомобилей на солнечных батареях:

  • Экономия денег на топливе
  • Экологичность и экологичность
  • Без дополнительных затрат, кроме замены батареи
  • Не вызывает шумового загрязнения или загрязнения воздуха

Разработки

Первый автомобиль на солнечной энергии был произведен General Motors и был продемонстрирован на съезде в Чикаго в 1955 году.Этот солнечный автомобиль был сделан из небольшого электродвигателя Пули и 12 селеновых фотоэлементов.

Электродвигатель Пули был ответственен за вращение шкива, который вращал вал заднего колеса. Это был первый в истории автомобиль на солнечных батареях, но он был слишком мал для езды.

Однако Sion можно рассматривать как первый гибридный электромобиль, который заряжается за счет солнечной энергии. Он имеет 248 солнечных элементов, интегрированных в его тело, и он использует солнечную энергию для зарядки.

При использовании на короткие расстояния он полностью самодостаточен.Более того, в среднем для зарядки до 80% на зарядной станции требуется около 30 минут.

На этом автомобиле можно проехать до 155 миль (249 км) на одной зарядке в зависимости от того, как вы водите, но он идеально подходит для повседневного использования. Sion использует 100% возобновляемые источники энергии для его производства. Этот автомобиль продается по ориентировочной цене $ 28 500 немецкой компанией Sono Motors. Это стартап, целью которого является революция в работе автомобилей и сокращение общего углеродного следа.

Такие компании, как Toyota, Hyundai и другие, также пытаются использовать солнечные батареи для создания полностью функционирующего автомобиля на солнечных батареях или его гибридной версии. Есть также другие проекты автомобилей на солнечной энергии, которые сделают автомобильные технологии более экологичными в будущем.

Hyundai Unveils Solar Roof Charging Car That Replenishes up to 60% of Battery Автомобиль Hyundai с солнечной зарядкой на крышу. Источник: Hyundai

В рамках проекта Stanford Solar также было построено несколько автомобилей на солнечных батареях, а в настоящее время разрабатывается еще несколько и выводится на рынок.

Ранее в этом году нидерландский стартап под названием Lightyear представил прототип своего первого электромобиля на солнечной энергии под названием Lightyear One с пробегом 450 миль (724 км) на одной зарядке.

All You Need to Know about Solar-Powered Cars Солнечная крыша в первый световой год. Источник: Light Year

Хотя автомобиль будет стоить около $ 170 000 , было бы очень интересно, если бы он соответствовал заявленным характеристикам эффективности.

Компания планирует запустить производство к 2021 году.

Почему мы уже не ездим на автомобилях на солнечных батареях?

Есть несколько причин, по которым даже самые передовые автомобильные компании не смогли разработать автомобили, полностью работающие на солнечной энергии.

Первая и главная причина — это сама солнечная панель. Текущие коммерческие солнечные панели, которые мы используем, имеют эффективность только от 15 до 20%. Следовательно, чтобы запитать автомобиль на солнечных батареях, нам нужно будет заполнить пространство кузова автомобиля солнечными батареями. Но при этом возникают две другие проблемы — вес и стоимость.

Солнечные батареи недешевы и невесомые. Установка в кузов автомобиля солнечных батарей означает, что вы значительно увеличиваете вес и стоимость автомобиля.А если учесть вес аккумулятора, идея автомобилей на солнечной энергии кажется все менее и менее осуществимой в реальном мире.

В ясный день на поверхность земли поступает примерно 1 кВт солнечной энергии на квадратный метр . Учитывая, что высокоэффективные фотоэлектрические панели площадью 4 квадратных метра могут генерировать примерно 8 кВт · ч энергии в день, они проедут на вашем автомобиле только около 25 миль (40 км) .

Плохие погодные условия, неправильное расположение панелей и грязь, вероятно, заставят ваш автомобиль на солнечных батареях с трудом достичь этой цифры.

Кроме того, автомобили на солнечных батареях не на 100% экологически безопасны. Если вы посмотрите на то, как производятся батареи и солнечные элементы, особенно на то, как они добываются из земли, становится ясно, что каждый автомобиль имеет свою долю углеродного следа.

Но это не значит, что это невозможно. В настоящее время ведутся исследования по созданию батарей с малым весом и высокоэффективных фотоэлектрических элементов. Чисто солнечные автомобили все еще кажутся идеей с множеством ограничений.

.

7 компаний-лидеров в производстве автомобилей с солнечными батареями

Жюри по поводу автомобилей с солнечными батареями еще не принято. Одни говорят, что это будущее мобильности, другие — никогда.

Один известный критик недавно изменил свою позицию. Илон Маск заявил в 2017 году на заседании Национальной ассоциации губернаторов, что «наименее эффективное место для установки солнечной энергии — это автомобиль». Теперь новый Cybertruck Tesla предлагает возможность добавить солнечные батареи для увеличения дальности действия.

Как бы то ни было, скептики не мешают крупным автопроизводителям и стартапам развивать эту технологию.Есть идеи, в которых отдача от успеха будет настолько велика, что вам просто нужно попробовать.

СВЯЗАННЫЕ: 5 ИННОВАЦИЙ, ИЗМЕНЯЮЩИХ ИГРУ В ЗАРЯДАХ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ

1. Сочетание городской мобильности и солнечной энергии

Squad Mobility только что выпустила автомобиль с солнечной зарядкой Squad. Это автомобиль, который использует ограничения солнечной энергии как свою силу.

Ориентированный на городскую мобильность, автомобиль развивает максимальную скорость 45 км / ч, перевозит двух человек и продается по цене 5750 евро (6335 долларов США).В зависимости от спроса и местного законодательства также доступна версия 80 км / ч.

7 Companies That Are Leading the Way for Solar-Powered Cars Источник: Squad Mobility

Автомобиль построен с учетом «концентрических городов в европейском стиле», которые «не предназначены специально для автомобилей».

Более того, автомобили спроектированы так, чтобы быть компактными и удобными для парковки, поэтому они могут проводить большую часть своего времени, греясь на солнечной энергии.

7 Companies That Are Leading the Way for Solar-Powered Cars Источник: Подвижность отряда

«Наша солнечно-электрическая отряд может заряжать до 9.000 км в год в солнечной стране с собственной солнечной крышей, что делает его полностью свободным от выбросов для большинства пользователей, проезжающих около 30 км или 1 часов в день в течение 300 дней в году в городской среде », Роберт Ховерс, генеральный директор Squad Mobility, сообщил в пресс-релизе.

Если требуется дополнительный диапазон, его можно заряжать непосредственно от сети с помощью обычной розетки или портативных аккумуляторов, которые поставляются с машиной Squad.

2. «Первый в мире» автомобиль дальнего действия на солнечных батареях »

Еще в июне голландский стартап Light Year представил прототип того, что они называют первым автомобилем, способным ездить на большие расстояния, питаясь только от Солнца.

7 Companies That Are Leading the Way for Solar-Powered Cars Светлый год. Источник: Lightyear

Автомобиль, получивший название Lightyear One, имеет крышу и капот, состоящие из пяти квадратных метров интегрированных солнечных элементов.

Солнечные панели заключены в безопасное стекло, «настолько прочное, что взрослый человек может [безопасно] ходить по ним», — заявляет компания.

Автомобиль изготовлен из прочных, но легких материалов, что обеспечивает максимальную дальность действия. Это, по заявлению компании, позволяет автомобилю проехать 725 км (WLTP).Light Year сообщает, что его автомобиль потребляет 83 Вт · ч / км (WLTP) и разгоняется с 0 100 за десять секунд.

Солнечная батарея Lightyear One добавляет 12 км дальности полета на солнце.

3. Автогигант присоединяется к игре

Компания Hyundai присоединилась к относительно молодой индустрии солнечных батарей с новой версией своего гибридного автомобиля Sonata.

Корейский производитель автомобилей заявляет, что от 30 до 60 процентов аккумулятора автомобиля можно заряжать с помощью его солнечных батарей.

7 Companies That Are Leading the Way for Solar-Powered Cars Солнечная гибридная Соната Hyundai. Источник: Hyundai

В отличие от других автомобильных компаний в этом списке, Hyundai открыто заявляет, что ее солнечная система крыши «играет вспомогательную роль» для ее гибридного двигателя.

Возможно, из-за того, что этот автомобиль на солнечных батареях произведен известным автопроизводителем, его критиковали за отсутствие технологического совершенства.

Как указывает Forbes , автомобилю Hyundai необходимо постоянно парковаться на солнце, чтобы давать только 2 миль в день.

4. Автомобиль, ищущий солнце

Растения «гелиотропны», то есть они движутся навстречу солнечному свету, чтобы получить необходимую им энергию. Теперь ваша машина может делать то же самое.

Одна из основных критических замечаний в отношении автомобилей на солнечных батареях заключается в том, что автомобили обычно хранятся в гаражах и не являются идеальным местом для интеграции солнечных батарей. Stella Ersa — это беспилотный автомобиль, который можно запрограммировать так, чтобы он выезжал на солнце в любое время при низком уровне заряда.

Однако это не просто автомобиль на солнечной энергии.Компания заявляет, что Stella Ersa — это «зарядная станция на колесах».

Инновации в зарядке, а именно двунаправленная зарядка, означают, что автомобили могут накапливать энергию и передавать ее в сеть, на другие автомобили и в аккумуляторные батареи в домах с самоокупаемостью.

5. Автомобиль, который заряжается самостоятельно.

Sion — это гибридный электромобиль, созданный немецким стартапом Sono Motors, который заряжается от солнечной энергии. 248 солнечных элементов, встроенных в его корпус, означают, что он может полностью автономно перемещаться на короткие расстояния.

Автомобиль может проехать до 155 миль ( 249 км) на одной зарядке и добавляет около 21 миль ( 33 км) в день через свои солнечные панели.

Более того, Somo Motors использует 100% возобновляемые источники энергии для компонентов автомобиля и процесса строительства. Автомобиль продается по ориентировочной цене в 28 500 долларов.

Автомобиль является частью планов Sono Motors по производству автомобилей, направленных на сокращение выбросов CO2 во всем мире.Аккумулятор Sion был построен с пониженным содержанием кобальта, чтобы сделать его максимально экологичным.

6. Создание автомобиля, который может «работать вечно»

В сентябре появились новости о том, что Toyota Motor Corp., Sharp Corp. и Японская организация по развитию новых энергетических и промышленных технологий (NEDO) объединились для разработки Prius, который теоретически мог бы работать вечно без топлива или обычной электрической зарядки — ответ, как они говорят, — солнечная энергия.

7 Companies That Are Leading the Way for Solar-Powered Cars Солнечные панели Toyota.Источник: Toyota

«Преимущество автомобиля на солнечных батареях в том, что он не может ездить на большие расстояния — он действительно не зависит от зарядных устройств», — сказал Bloomberg Коджи Макино, менеджер проекта Toyota.

Солнечные элементы, используемые Toyota, Sharp и NEDO, имеют толщину всего около 0,03 мм. Это означает, что больше солнечных панелей можно легко разместить на поверхности автомобиля, в том числе на его изогнутых частях на крыше и капоте.

Считается, что солнечные панели для прототипа преобразуют солнечный свет с уровнем эффективности более 34% — рыночный стандарт 20% .

7. Cybertruck переходит на солнечную энергию

Илон Маск подтвердил в прошлую пятницу в Твиттере, что новый Tesla Cybertruck станет первым автомобилем компании, предлагающим солнечные батареи в качестве опции для увеличения дальности. Цена на установку этих солнечных батарей в автомобиль еще не объявлена.

Будет возможность добавить солнечную энергию, которая генерирует 15 миль в день, возможно, больше. Хотелось бы, чтобы это было автономным. Добавление складывающихся солнечных крыльев позволит генерировать от 30 до 40 миль в день.Среднее количество миль в день в США составляет 30.

— Илон Маск (@elonmusk) 22 ноября 2019 г.

В прошлом Tesla избегала использования солнечных батарей в своих автомобилях, генеральный директор заявляет, что этот метод неэффективен. Похоже, что работа конкурентов могла просто убедить Маска и инженеров Tesla.

Маск утверждает, что солнечные панели будут иметь способность добавлять 15 миль ( 24 км) в день к дальности пробега автомобиля. Он говорит, что в среднем в США человек ездит за рулем в день.составляет 30 миль ( 48 км).

7 Companies That Are Leading the Way for Solar-Powered Cars Источник: Tesla

Более того, основатель Tesla написал о предложении добавить «складывающиеся солнечные крылья», чтобы еще больше увеличить дальность полета Cybertruck — он сказал, что они позволят автомобилю удвоить добавленную дальность полета от солнечной энергии. до 40 миль ( 64 км).

Солнечные крылья на автомобиле могут показаться непрактичными, но эти идеи показывают, что Tesla изменила свой подход к солнечным автомобилям и компания серьезно относится к этой технологии.

Хотя автомобили на солнечных батареях, возможно, и не находятся на грани переворота автомобильной промышленности, обещание стать частью более широкой сети самодостаточного энергопотребления делает их таким заманчивым предложением.

У технологии есть свои критики, но мы не можем дождаться, чтобы увидеть, как развиваются автомобили на солнечной энергии, и оправдают ли они свои огромные надежды.

.

построить автомобиль на солнечной энергии | Научный проект

Убедитесь, что в вашем браузере включен JavaScript. Если вы оставите отключенным JavaScript, вы получите доступ только к части предоставляемого нами контента. Вот как.
Области науки Энергия и мощность
Сложность
Требуемое время Короткая (2-5 дней)
Наличие материалов Требуется солнечная панель и мотор.См. Подробности в списке материалов.
Стоимость Низкая (20–50 долларов)
Безопасность Нет проблем

Абстрактные

Хотите построить автомобиль на солнечной энергии? Как насчет того, чтобы участвовать в конкурсе и соревноваться с разработками других людей? Если да, то этот проект для вас! Эти инструкции покажут вам, как начать строительство автомобиля на солнечной энергии, который вы можете выставить на научную или техническую ярмарку.Опыт не нужен. Если вы хотите, вы даже можете принять участие в Junior Solar Sprint, региональном соревновании для автомобилей на солнечной энергии. Получите больше информации о вашем региональный конкурс.

Вы учитель? Попробуйте вариант этого проекта с планом урока в классе. Он содержит специальную информацию только для преподавателей.

Объектив

Спроектировать и построить автомобиль на солнечной энергии.

Поделитесь своей историей с друзьями по науке!

Да, Я сделал этот проект! Пожалуйста, войдите в систему (или создайте бесплатную учетную запись), чтобы сообщить нам, как все прошло.

Планируете ли вы сделать проект от Science Buddies?

Вернитесь и расскажите нам о своем проекте, используя ссылку «Я сделал этот проект» для выбранного вами проекта.

Вы найдете ссылку «Я сделал этот проект» на каждом проекте на веб-сайте Science Buddies, так что не забудьте поделиться своей историей!

Кредиты

Бен Финио, доктор философии, приятели науки

Процитируйте эту страницу

Здесь представлена ​​общая информация о цитировании.Обязательно проверьте форматирование, включая использование заглавных букв, для метода, который вы используете, и обновите цитату по мере необходимости.

MLA Стиль

Финио, Бен. «Постройте автомобиль на солнечной энергии». Друзья науки , 23 июня 2020, https://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/project-ideas/Energy_p043/energy-power/how-to-build-solar-powered-car. По состоянию на 12 августа 2020 г.

APA Style

Финио, Б. (2020, 23 июня). Постройте автомобиль на солнечной энергии. Полученное из https://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/project-ideas/Energy_p043/energy-power/how-to-build-solar-powered-car

Дата последнего редактирования: 2020-06-23

Введение

Солнечная энергия — это энергия, которую мы получаем от солнца. В отличие от ископаемого топлива , которое может вызывать значительное загрязнение и выделять парниковые газы при сжигании, солнечная энергия является чистой и возобновляемой .Однако солнечная энергия не лишена недостатков — она ​​недоступна ночью или в пасмурный день.

Солнечные панели преобразуют солнечный свет в электрическую энергию, которая может использоваться для питания машин, например двигателей. Они должны быть подключены к двигателю проводами, чтобы образовать цепь . Двигатель можно использовать для привода колес автомобиля на солнечной энергии (рис. 1). Чтобы построить автомобиль на солнечных батареях, вам необходимо знать основные части, из которых состоит типичный автомобиль:

  • Шасси — это рама или кузов автомобиля.
  • Оси представляют собой прямые жесткие тяги, которые поддерживают колеса .
  • Подшипники соединяют оси с шасси и позволяют им вращаться.
  • Мотор преобразует электрическую энергию от солнечной панели во вращательное движение. У него есть вращающийся металлический вал .
  • Коробка передач передает вращательное движение от вала двигателя на ось.

Фотографии автомобиля на солнечной энергии из запчастей, заказанных онлайн.Шасси автомобиля на солнечных батареях сделано из прямоугольного куска картона, длина которого немного меньше, чем у солнечной панели. К нижней части картонного шасси прикреплены две соломинки, которые будут действовать как оси для четырех пластиковых колес. Двигатель с двумя выводами из зажима типа «крокодил» прикреплен лентой к верхней части шасси рядом с задним колесом, имеющим шестерню, которая будет сцепляться с шестерней на двигателе. Три скрепки согнуты и приклеены к верхней части корпуса для поддержки солнечной панели (две сзади и одна спереди).


Рис. 1. Автомобиль на солнечной энергии (вверху) и автомобиль со снятой солнечной панелью (внизу), чтобы вы могли видеть другие компоненты. Этот автомобиль был построен с использованием комплекта, в который входят солнечная панель, двигатель, оси, шестерни и колеса (см. Раздел «Материалы»). Шасси представляет собой кусок гофрированного картона, а соломинки действуют как подшипники (обратите внимание, что соломинки находятся под картоном, поэтому их трудно увидеть на этом рисунке). Скрепки удерживают солнечную панель в верхней части корпуса.

Существует несколько различных типов трансмиссий, которые можно использовать для автомобиля на солнечных батареях, как показано на рисунке 2.

  • В фрикционном приводе диск на валу двигателя трется непосредственно о другой диск на оси.
  • В ременном приводе диск на валу двигателя соединен с диском на оси ремнем (например, резиновой лентой).
  • В зубчатой ​​передаче шестерня на валу двигателя входит в зацепление с шестерней на оси.

Схемы трех различных типов трансмиссии (фрикционная передача, ременная передача и зубчатая передача).В фрикционном приводе энергия передается от двигателя к оси с помощью двух дисков, которые контактируют друг с другом. В ременной передаче энергия передается ремнем, обернутым вокруг дисков двигателя и оси. В редукторном приводе для передачи энергии между двигателем и осью используются две шестерни.


Рисунок 2. Различные типы трансмиссий.

Существуют различные инженерные и физические концепции, которые необходимо учитывать при проектировании и строительстве автомобиля на солнечных батареях.Некоторые решения могут включать компромисс между различными факторами. Не существует единственного «правильного» способа построить машину. Некоторые факторов, которые следует учитывать, перечислены ниже. Дополнительные ресурсы, перечисленные в библиографии, могут помочь вам узнать больше по этим темам.

  • Масса и жесткость : какие материалы вы будете использовать для изготовления шасси? У разных материалов разная плотность (масса на единицу объема) и жесткость (сопротивление изгибу / изгибу).В общем, вы хотите, чтобы шасси было жестким и не слишком гибким. Вашему мотору будет сложно перемещать очень тяжелое шасси. Однако, если шасси слишком легкое, оно может быть легко развеяно ветром, или его колеса могут проскользнуть из-за недостаточного трения о землю (см. Следующий пункт).
  • Трение — это сила, которая сопротивляется скольжению двух поверхностей друг относительно друга. Иногда трение плохое — вы хотите, чтобы между подшипниками и осями было как можно меньше трения, чтобы оси могли свободно вращаться.Однако иногда трение бывает хорошим — вы хотите, чтобы ваши шины сильно трели землю, чтобы они не скользили.
  • Передаточное число — это соотношение между диаметром ведущей шестерни на валу двигателя и ведомой шестерни на оси. Это число показывает, сколько раз ведомая шестерня будет вращаться за каждый оборот ведущей шестерни. Например, если ведомая шестерня в пять раз больше в диаметре, чем ведущая шестерня, то всякий раз, когда ведущая шестерня совершает один полный оборот, ведомая шестерня совершает 1/5 оборота.Обратите внимание, что эта концепция также применима к фрикционным и ременным приводам, и в более общем смысле может называться передаточным отношением .
  • Регулировка передаточного числа позволяет регулировать скорость вашего двигателя, измеряемую в оборотах в минуту или об / мин , и крутящий момент двигателя. Между этими двумя величинами существует компромисс (если вы увеличиваете число оборотов в минуту, вы уменьшаете крутящий момент, и наоборот). Возможно, вам придется поэкспериментировать, чтобы выяснить, какое передаточное число обеспечивает максимальную скорость вашего автомобиля.
  • Угол солнечной панели относительно солнечных лучей влияет на то, сколько электроэнергии она производит. Он будет производить наибольшую мощность, когда панель перпендикулярна солнечным лучам.

Если вы поэкспериментируете один за другим с некоторыми из этих переменных и будете отслеживать свои результаты, вы сможете создать отличный автомобиль на солнечной энергии. При желании вы можете выставить свою машину на соревнование Junior Solar Sprint, если она есть в вашем районе. Для получения дополнительной информации проверьте здесь свой региональный филиал.

Термины и понятия

  • Солнечная энергия
  • Ископаемое топливо
  • Возобновляемый
  • Солнечная панель
  • Схема
  • Шасси
  • Ось
  • Колесо
  • Подшипник
  • Двигатель
  • Вал
  • Трансмиссия
  • Привод фрикционный
  • Ременная передача
  • Зубчатая передача
  • Масса
  • Жесткость
  • Трение
  • Передаточное число
  • Передаточное число
  • Ведущая шестерня
  • Ведомая шестерня
  • Оборотов в минуту (об / мин)
  • Крутящий момент
  • Угол

Вопросы

  • Какие материалы вы могли бы использовать для создания различных частей автомобиля на солнечных батареях?
  • Какие бывают трансмиссии?

Лента новостей по этой теме

Drawn diagrams of a friction drive, belt drive, and gear drive that can be used to rotate a wheel

Примечание: Компьютеризированный алгоритм сопоставления предлагает указанные выше статьи.Это не так умно, как вы, и иногда может давать юмористические, смешные или даже раздражающие результаты! Узнать больше о ленте новостей

Материалы и оборудование

  • Как минимум, вам нужно будет приобрести официальную солнечную панель и мотор для вашего автомобиля. Решите, хотите ли вы собрать другие компоненты с нуля или приобрести комплект, включающий дополнительные детали. Официальные поставщики соревнований Junior Solar Sprint, Solar Made и Pitsco, имеют множество опций (от только двигателя / солнечной панели до полного автомобильного комплекта, включая шасси из бальзового дерева, оси, шестерни и колеса):
  • Если вы хотите создавать свои собственные детали с нуля, вот несколько предложений по материалам:
    • Шасси: гофрированный картон, пробковое дерево, пенополистирол, коробки для молока / сока, картонные тубы
    • Оси: плечики металлические (отрезать прямой), шпажка деревянная или дюбель, любой другой тонкий металлический стержень
    • Подшипники: соломинки для питья, крючки для проушин, просверленные отверстия в материале шасси
    • Колеса: пробки для бутылок, кружочки, вырезанные из жесткого материала (пластик, дерево)
    • Шины: резинки, горячий клей по краю колеса
    • Трансмиссия: шестерни из игрушек или электронного устройства, такого как видеомагнитофон или DVD-плеер, небольшие диски (например, насадки для вращающихся инструментов Dremel®), резиновые ленты
  • В зависимости от материалов, которые вы выберете, вам могут потребоваться другие инструменты или принадлежности (дрель, пистолет для горячего клея, ножницы, плоскогубцы и т. Д.). Важно: убедитесь, что вы используете скотч / клей, который не тает и не размягчается на солнце в жаркий день!
  • Вам также понадобится ровная, мощеная, солнечная площадка, чтобы проверить вашу машину, и волонтер, который поможет поймать вашу машину (они могут быть быстрыми!).
  • Загрузить бесплатный пакет проекта чтобы нарисовать свои наброски, организовать свой проект и убедиться, что у вас есть все детали, необходимые для участия в конкурсе Junior Solar Sprint.

Заявление об отказе от ответственности: Science Buddies участвует в партнерских программах с Инструменты для дома, Amazon.ком, Каролина Биологический и Jameco Electronics. Доходы от партнерских программ помогают поддерживать Science Buddies, общественная благотворительная организация 501 (c) (3), и держим наши ресурсы бесплатными для всех. Наш главный приоритет — обучение студентов. Если у вас есть какие-либо комментарии (положительные или отрицательные), связанные с покупками, которые вы сделали для научных проектов по рекомендациям на нашем сайте, сообщите нам об этом. Напишите нам на [email protected]

Методика эксперимента

Учителя , попробуйте вместо этого нашу версию плана урока в классе.У него есть дополнительные ресурсы для школ. Студенты , данная версия проекта создана специально для вас.

Планирование вашего автомобиля на солнечных батареях

  1. Нарисуйте, как вы хотите, чтобы ваш автомобиль на солнечных батареях выглядел. Какие материалы вы будете использовать? Как все части будут сочетаться друг с другом? Вы можете использовать бесплатный пакет проекта делать наброски и следить за своим проектом. Если вы думаете о гонках на своей машине в местном соревновании Junior Solar Sprint, использование пакета проекта поможет убедиться, что у вас есть все детали, необходимые для участия в соревновании!
  2. Если вы планируете принять участие в соревновании Junior Solar Sprint, обязательно следуйте правилам построения и сборки автомобилей, приведенным в Таблице 1.Более подробные официальные правила также можно скачать.
Категория Правило
Автомобильные материалы Стоимость не может превышать 50 долларов (без учета переработанных материалов). Сохраняйте все чеки.
Запрещается переделывать (резать, сверлить, разбирать и т. Д.) Солнечную панель или двигатель.
Автомобиль Дизайн Солнечная панель не может использоваться как шасси / кузов автомобиля. Оси и колеса нельзя прикреплять непосредственно к солнечной панели.
Размеры (с прикрепленной солнечной панелью) не могут превышать 60 x 30 x 30 см.
Провода двигателя должны быть доступны, чтобы можно было подключить аккумуляторную батарею 2xAA, если в день соревнований недостаточно солнечного света.
Автомобиль должен иметь возможность прикрепляться к направляющему проводу на высоте 1,5 см от земли, не развязывая один конец направляющего провода.
Процесс Каждый раз, когда вы работаете над своим проектом солнечной машины, делайте запись в своем журнале.
Используйте страницы этого пакета, чтобы помочь вам спроектировать свой автомобиль.

Сборка стартового автомобиля

Пришло время построить свою машину. Видео и пошаговые инструкции в этом разделе покажут вам, как построить очень простой автомобиль на солнечных батареях. Однако он довольно шаткий и легко развалится! Это означает , пример . Не стесняйтесь создавать его, это не займет много времени, а затем используйте информацию, которую вы узнали в процессе сборки и тестирования, чтобы построить потрясающую версию автомобиля, который вы нарисовали.Не забывайте заполнять страницы своего проектного пакета во время работы!

  1. В зависимости от того, где вы купили двигатель, вам необходимо припаять к нему провода и / или обжать их зажимами типа «крокодил» (Рисунок 3).
    1. При необходимости припаяйте два провода к выступам на задней стороне двигателя (попросите взрослого помочь вам с пайкой).
    2. Снимите пластиковые крышки с зажимов типа «крокодил» и наденьте их на провода.
    3. С помощью острогубцев плотно обожмите зажимы типа «крокодил» на оголенных металлических концах проводов.
    4. Наденьте пластиковые крышки на зажимы из кожи аллигатора.

Рисунок 3. Как прикрепить зажимы типа «крокодил» к проводам двигателя.
  1. Подсоедините колеса, оси и подшипники. На рис. 4 показаны оси (металлические стержни) внутри подшипников (соломинки).Каждая ось имеет два колеса (пластиковые диски с резиновыми шинами), которые запрессовываются на концах оси. На одной из осей также запрессована пластиковая шестерня, которая будет составлять часть трансмиссии. Вам нужно спланировать заранее, чтобы подумать о том, как эта шестерня (ведомая шестерня) будет совмещена с шестерней на валу двигателя (ведущей шестерней).

Рисунок 4. Оси с колесами, подшипниками и шестерней на одной из осей.
  1. Создайте свое шасси.
  2. Подсоедините оси / подшипники к шасси. На рисунке 5 показаны оси / подшипники, соединенные с нижней стороной шасси (кусок гофрированного картона) с помощью ленты.

Рисунок 5. Оси / подшипники, соединенные с шасси.
  1. Подсоедините двигатель к шасси и выровняйте трансмиссию. Это может быть один из самых сложных шагов. Если в вашей трансмиссии используются шестерни, подобные показанной на рисунке 6, вам необходимо, чтобы зубья шестерен надежно зацепились.Если они слишком ослаблены или совсем не соприкасаются, то мотор просто вращается, не заставляя ось вращаться. Однако, если они затянуты слишком сильно , может возникнуть слишком большое трение и они могут заклинить. Вам нужно будет увидеть, как это работает, когда вы подключите солнечную панель.

Рисунок 6. Двигатель подключен к шасси.
  1. Прикрепите опоры для солнечной панели к шасси (Рисунок 7).

Рисунок 7. Скрепки в качестве опор для солнечных батарей.
  1. Присоедините зажимы типа «крокодил» к двум выступам на задней части солнечной панели и закрепите солнечную панель на шасси (Рисунок 8).

Рисунок 8. Солнечная панель, прикрепленная к автомобилю.
  1. А теперь пора протестировать свою машину! Вынесите машину на улицу под прямыми солнечными лучами, но пока не ставьте ее. Возьмите его в руки и направьте солнечную батарею на солнце.Если и двигатель, и ось вращаются, поздравляем! Переходите к следующему шагу. Если нет, попробуйте выполнить следующие действия по устранению неполадок:
    1. Если ваш мотор совсем не крутится:
      1. Убедитесь, что вы находитесь на улице, под прямыми солнечными лучами, в солнечный день, причем солнечная панель направлена ​​на солнце. Ваша солнечная панель может не генерировать достаточно энергии для вращения двигателя, если вы находитесь в тени или в пасмурную погоду.
      2. Если двигатель по-прежнему не вращается, еще раз проверьте свою цепь. Убедитесь, что зажимы из крокодиловой кожи надежно прикреплены к металлическим язычкам солнечной панели.Если вы паяли или обжимали свои собственные проводные соединения, убедитесь, что ни одно из них не ослаблено и не сломано. При необходимости отремонтируйте их.
      3. Если ваша цепь в порядке, убедитесь, что ваша ось или трансмиссия не заблокированы. Ось вращается, если крутить одно из колес рукой?
    2. Если ваш мотор вращается, а оси нет, убедитесь, что шестерни касаются друг друга. Возможно, вам придется отрегулировать двигатель или ось, чтобы убедиться, что зубья шестерен надежно сцеплены.
  2. Когда ваш двигатель и ось вращаются, когда вы держите машину на солнце, пора поставить машину на землю и посмотреть, как она едет! Но будьте осторожны — исправная машина может двигаться довольно быстро. Хорошая идея — протестировать свой автомобиль на плоской открытой площадке без препятствий, в которые он может врезаться. Направьте машину на волонтера, который сможет ее поймать, или на что-нибудь мягкое, например подушку. Солнечная панель хрупкая, поэтому постарайтесь не допустить аварии. Внимательно следите за своей машиной, когда ставите ее.Как быстро это идет? Это идет прямо?

Делаем ваш автомобиль лучше и быстрее

Подумайте, как бы вы могли сделать свою машину быстрее. Вот несколько предложений:

  1. Постарайтесь уменьшить трение в осях. Могли бы вы использовать другие материалы для подшипников?
  2. Убедитесь, что оси параллельны друг другу, чтобы они катились плавно, не заедая.
  3. Можно ли облегчить автомобиль, удалив материал?
  4. Можно ли изменить угол наклона солнечной панели, чтобы она была обращена прямо к солнцу? Можно ли настроить угол наклона, чтобы можно было наклонять панель к солнцу во время гонок в разное время дня или в разных направлениях?
  5. Убедитесь, что ваша коробка передач не буксует.Вы слышите скрежет, царапание или дребезжание? Даже если ваша ось вращается, шестерни могут иногда скользить друг относительно друга. Выровняйте трансмиссию так, чтобы шестерни были плотно прижаты друг к другу.
  6. Попробуйте изменить передаточное число. Что произойдет, если использовать шестерни разного размера? Если вы попытаетесь это сделать, вам, вероятно, придется заново отрегулировать двигатель и / или ось.

Участие в юниорском солнечном спринте

Теперь вы готовы к гонке! Войдите в ближайший к вам региональный филиал Junior Solar Sprint и получите удовольствие от испытаний своего автомобиля на соревнованиях.

,

Варианты

  • Вы живете в пасмурном климате или по какой-то причине не можете заниматься этим проектом на открытом воздухе? Не волнуйтесь! Вы все еще можете построить и протестировать автомобиль с батарейным питанием и применить многие из тех же инженерных принципов. Вместо солнечной панели купите Аккумулятор 2xAA и подключите его к мотору.
  • Можно ли вместо машины на солнечной энергии сделать другую машину на солнечной энергии? А как насчет вентилятора на солнечной энергии или произведения искусства с движущимися частями?
  • Если ваша школа не допускает инженерных проектов к своей научной ярмарке, подумайте о том, чтобы сделать научный проект на своей машине. Проведите эксперимент, чтобы определить, как изменение одной переменной, например передаточного числа или угла наклона солнечной панели относительно солнца, влияет на скорость автомобиля.

Поделитесь своей историей с друзьями по науке!

Да, Я сделал этот проект! Пожалуйста, войдите в систему (или создайте бесплатную учетную запись), чтобы сообщить нам, как все прошло.

Спросите эксперта

Форум «Задайте вопрос эксперту» предназначен для того, чтобы студенты могли найти ответы на научные вопросы, которые они не смогли найти с помощью других ресурсов. Если у вас есть конкретные вопросы по поводу вашего проекта или научной ярмарки, наша команда ученых-добровольцев может вам помочь. Наши специалисты не будут выполнять эту работу за вас, но они сделают предложения, дадут рекомендации и помогут устранить неполадки.

Спросите эксперта

Ссылки по теме

Лента новостей по этой теме

Drawn diagrams of a friction drive, belt drive, and gear drive that can be used to rotate a wheel

Примечание: Компьютеризированный алгоритм сопоставления предлагает указанные выше статьи.Это не так умно, как вы, и иногда может давать юмористические, смешные или даже раздражающие результаты! Узнать больше о ленте новостей

Ищете больше научных развлечений?

Попробуйте одно из наших научных занятий для быстрых научных исследований в любое время. Идеально, чтобы оживить дождливый день, школьные каникулы или момент скуки.

Найдите занятие

Видео о нашей науке

Пусковая установка ватных шариков — увлекательное занятие STEM

Сделайте свою собственную лавовую лампу

5 научных экспериментов, которые можно сделать с помощью Peeps

Спасибо за ваш отзыв!

,

автомобилей на солнечных батареях — будущее транспорта. Умные солнечные автомобили в умной сети

solar powered cars will brighten our energy future - the Michigan solar car rocks

Автомобили на солнечных батареях — драйв будущего

Что такое автомобиль на солнечной энергии?

Подобно домам на солнечных батареях, автомобили на солнечных батареях используют энергию солнца, преобразуя ее в электричество. Это электричество питает аккумулятор, который запускает двигатель автомобиля. Вместо использования батареи некоторые солнечные автомобили направляют энергию прямо на электродвигатель. Великолепными примерами новейших автомобилей на солнечных батареях являются автомобили на солнечных батареях Мичиганского университета, автомобили на солнечных батареях MIT и автомобили на солнечных батареях в Беркли.

Солнечные автомобили используют фотоэлементы для преобразования солнечного света в энергию. Фотоэлектрические элементы — это компоненты солнечных панелей, которые преобразуют солнечную энергию в электричество. Они состоят из полупроводников, обычно кремния, которые поглощают свет. Энергия Солнца освобождает электроны в полупроводниках, создавая поток электронов. Этот поток генерирует электричество, которое питает аккумулятор и специализированный двигатель в автомобилях на солнечных батареях.

Free Solar Evaluation

Преимущества автомобилей на солнечной энергии

У автомобилей на солнечных батареях есть несколько ключевых преимуществ.Их солнечные батареи работают бесшумно, поэтому они не создают шума на дороге. Солнечные батареи не выделяют парниковые газы, в отличие от бензиновых двигателей. Самое главное, солнечная энергия бесплатна, широко доступна и дает водителю солнечного автомобиля полную независимость от иностранной нефти.

Конструкция и технология автомобилей на солнечных батареях

Солнечные автомобили сочетают в себе технологии, применяемые в аэрокосмической, велосипедной, альтернативной энергетике и автомобилестроении. Конструкция автомобиля на солнечной энергии ограничена необходимостью получать много энергии от солнца и хранить эту энергию в батареях.Почти все когда-либо построенные автомобили на солнечных батареях предназначались для гонок на солнечных батареях.

solar powered cars could be very exotic in the future

Французская компания Venturi только что завершила выпуск новой версии своего оригинального концептуального автомобиля Eclectic с Парижского автосалона 2006 года. Эта новая версия меньше по размеру, немного более аэродинамична и включает двери в список аксессуаров.

Как и его предшественник, к крыше прикреплены солнечные панели, вырабатывающие электроэнергию каждый солнечный день, и имеющийся ветряк мощностью 300 Вт, который годится для 8 миль в ветреную погоду.Максимальная скорость автомобиля — 28 миль в час. Если после захода солнца в тихую ночь у вас нет заряда, вы всегда можете подключить бортовое зарядное устройство. Зарядное устройство работает от аккумуляторов и может преодолеть расстояние в 31 милю за пять часов.

Производство местных электромобилей (NEV) начнется в октябре 2009 года. Ежегодно на новом заводе Venturi недалеко от Сабле-сюр-Сарт, Франция, будет производиться до 3000 единиц. Автомобили будут стоить около 20 700 долларов.

solar powered vw camper bus puts the bus on the cutting edge of renewable energy

Free Solar Evaluation

Когда я смогу купить автомобиль с солнечной батареей или фотоэлектрической батареей?

Автомобили на солнечных батареях прошли долгий путь с момента создания первого солнечного элемента в 1883 году.Toyota Prius — это самый близкий к массовому автомобилю на солнечных батареях автомобиль. Новейший Prius, который должен выйти в конце 2009 года, будет оснащен гибридным бензиновым электродвигателем, автоматической парковкой и солнечными батареями для питания его системы кондиционирования воздуха. Солнечные батареи сделают Toyota первым крупным автопроизводителем, использующим солнечную энергию для автомобилей. Автомобильные системы кондиционирования воздуха обычно приводятся в действие двигателем вашего автомобиля, который должен работать интенсивнее, чтобы автомобиль двигался, а его пассажиры оставались прохладными. Используя комбинацию солнечной панели и электродвигателя, Toyota может использовать силу солнца против себя, экономить газ и сокращать выбросы углекислого газа.

Эти конкретные солнечные панели нельзя использовать для питания всего автомобиля, но есть надежда: американская компания SEV продемонстрировала модифицированный Prius на солнечных батареях, который улучшает экономию топлива примерно на 29 процентов. Согласно SEV, это дает вам ежедневный запас хода только на электричестве в 20 миль.

Free Solar Evaluation

Гоночные автомобили на солнечных батареях — World Solar Challenge

Пионер солнечной энергии Ханс Толструп инициировал World Solar Challenge после того, как в 1982 году проехал на самодельном солнечном автомобиле под названием Quiet Achiever через Австралию с запада на восток.Открытый в 1987 году конкурс World Solar Challenge демонстрирует развитие передовых автомобильных технологий и продвигает альтернативы обычным автомобилям. Гонка 2009 года будет проходить с 25 по 31 октября.

Задача проста: построить автомобиль на солнечных батареях, который сможет путешествовать из Дарвина в Аделаиду ​​в кратчайшие сроки. Есть три основных ограничения:

  • Транспортные средства могут работать только от прямого солнечного излучения.
  • Транспортные средства должны помещаться в коробку размером 5 метров в длину X 1.8 метров в ширину X 1,6 метра в высоту. (Солнечные батареи могут иметь площадь не более 6 кв. М.)
  • Мероприятие проводится ежедневно с 8:00 до 17:00. Команды разбивают лагерь в пустыне, где они заканчивают свой день.

Первый вызов в 1987 году стал переломным. В него вошли двадцать три машины из семи стран. Сбежавший победитель, Sunraycer из General Motors, привлек все внимание. Он закончил гонку всего за 44 часа, в среднем 66,9 км / ч.Успех Sunraycer оказал огромное влияние на развитие электромобилей General Motors. С тех пор эта задача превратилась в полигон для испытаний всех аспектов конструкции транспортных средств, от аэродинамики до шин. Участвуют автогиганты Ford, Honda, Toyota и Nissan.

Мероприятие пользуется популярностью во всем мире. Япония и Соединенные Штаты уже давно проводят свои собственные версии мероприятия, мероприятия также проводятся в Европе, Малайзии, Тайване, Южной Африке и на Ближнем Востоке.

World Solar Challenge — главный форум по автомобильным технологиям на солнечной энергии.Он является средоточием творческих усилий некоторых из лучших компаний и инженерных школ мира и привлекает внимание мировых средств массовой информации, книг, документальных фильмов и даже художественных фильмов.

Источники: aboutmyplanet.com, venturi.com, cnet.com, solarelectricvehicles.com, wsc.org

Теги: автомобили на солнечных батареях, автомобили на солнечных батареях, автомобили на солнечной энергии, электромобили, автомобили на солнечной энергии

Free Solar Evaluation

,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о