Солнечная машина

редактировать
Tokai Challenger, победитель World Solar Challenge 2009 г., со средней скоростью 100,5 км / ч в гонке на 2998 км Lightyear One, производство которого запланировано на 2021 год.

A солнечный автомобиль - это солнечный автомобиль, используемый для наземного транспорта. Солнечные автомобили обычно работают только на солнечной энергии, хотя некоторые модели дополняют эту мощность с помощью аккумулятора, или используют солнечные панели для подзарядки аккумуляторов или запускают вспомогательные системы для автомобиля, который в основном использует энергию аккумулятора.

Солнечные автомобили сочетают в себе технологии, обычно используемые в аэрокосмической, велосипедной, альтернативной энергетике и автомобилестроении. Конструкция транспортного средства на солнечных батареях сильно ограничена количеством энергии, потребляемой автомобилем. Большинство солнечных машин было построено для гонок на солнечных батареях. Некоторые прототипы были разработаны для общественного пользования, и ожидается, что с 2021 года появится электромобиль Lightyear One с солнечной зарядкой аккумуляторной батареей ; В настоящее время в продаже нет автомобилей, работающих преимущественно от солнца.

Солнечные автомобили зависят от солнечной батареи, которая использует фотоэлектрические элементы (фотоэлементы) для преобразования солнечного света в электричество. В отличие от солнечной тепловой энергии, которая преобразует солнечную энергию в тепло, фотоэлементы напрямую преобразуют солнечный свет в электричество. Когда солнечный свет (фотоны) попадает в фотоэлектрические элементы, они возбуждают электроны и позволяют им течь, создавая электрический ток. Фотоэлементы изготовлены из полупроводниковых материалов, таких как кремний и сплавов индия, галлия и азота. Кристаллический кремний - наиболее распространенный материал, эффективность которого составляет 15-20%.

Содержание

  • 1 История
  • 2 Солнечная батарея
  • 3 Аккумуляторы
  • 4 Двигатели
  • 5 Телеметрия
  • 6 Гонки
  • 7 Рекорд скорости
  • 8 Автомобили для общественного пользования
  • 9 См. Также
  • 10 Источники
  • 11 Внешние ссылки

История

Первой изобретенной моделью солнечного автомобиля была крошечная 15-дюймовая машина, созданная сотрудником General Motors Уильямом Г. Коббом. Обозначенный Sunmobile, он представил его в 1955 году на конференции Powerama в Чикаго. Он состоял из 12 селеновых фотоэлементов и небольшого электродвигателя.

Солнечная батарея

Солнечная батарея состоит из сотен солнечных батарей, преобразующих солнечный свет в электричество. Чтобы построить массив, ячейки PV объединяются, чтобы сформировать модули, которые помещаются вместе, чтобы сформировать массив. Используемые массивы большего размера могут производить более 2 киловатт (2,6 л.с.).

Ячейки, модули и массивы

Солнечная батарея может быть установлена ​​шестью способами:

  • горизонтально . Это наиболее распространенное расположение обеспечивает максимальную общую мощность в течение большей части дня в низких широтах или летом в более высоких широтах и ​​мало взаимодействует с ветром. Горизонтальные массивы могут быть интегрированы или иметь вид свободного навеса.
  • вертикальный . Такое расположение иногда встречается в отдельно стоящих или интегрированных парусах для использования энергии ветра. Полезная солнечная энергия ограничена утром, вечером или зимой и когда автомобиль направлен в правильном направлении.
  • регулируется . Свободные солнечные батареи часто можно наклонять вокруг оси движения, чтобы увеличить мощность, когда солнце низко и далеко в сторону. В качестве альтернативы можно наклонить весь автомобиль на стоянке. Регулировка по двум осям имеется только на морских транспортных средствах, где аэродинамическое сопротивление менее важно, чем на дорожных транспортных средствах.
  • интегрировано . Некоторые автомобили покрывают все доступные поверхности солнечными батареями. Некоторые ячейки будут расположены под оптимальным углом, тогда как другие будут закрашены.
  • трейлер . Солнечные прицепы особенно полезны для переоборудования существующих транспортных средств с небольшой устойчивостью, например велосипеды. Некоторые прицепы также включают аккумуляторные батареи, а другие - приводной двигатель.
  • дистанционное управление . Установив солнечную батарею в стационарном месте вместо транспортного средства, можно максимизировать мощность и минимизировать сопротивление. Однако виртуальное соединение с сетью связано с большими электрическими потерями, чем с настоящими солнечными транспортными средствами, и батарея должна быть больше.

Выбор геометрии солнечной батареи включает оптимизацию выходной мощности, аэродинамического сопротивления и массы транспортного средства, а также практические соображения. Например, свободный горизонтальный навес дает в 2-3 раза большую площадь поверхности транспортного средства со встроенными ячейками, но обеспечивает лучшее охлаждение ячеек и затенение водителей. Также в разработке находятся тонкие гибкие солнечные батареи.

Солнечные батареи на солнечных автомобилях устанавливаются и инкапсулируются совсем не так, как стационарные солнечные батареи. Солнечные батареи на солнечных автомобилях обычно крепятся с помощью двусторонней клейкой ленты промышленного класса прямо на кузов. Массивы инкапсулируются тонкими слоями тедлара.

Некоторые автомобили на солнечных батареях используют солнечные элементы из арсенида галлия с эффективностью около тридцати процентов. В других автомобилях на солнечных батареях используются кремниевые солнечные элементы с эффективностью около двадцати процентов.

Аккумуляторы

Аккумуляторной батареи в обычном автомобиле на солнечных батареях достаточно, чтобы позволить машине проехать 250 миль (400 км) без солнце, и позволить автомобилю непрерывно двигаться со скоростью 60 миль в час (97 км / ч).

Двигатели

Двигатели, используемые в автомобилях на солнечных батареях, обычно вырабатывают около 2 или 3 лошадиных сил, однако экспериментальные легкие автомобили на солнечных батареях могут развивать ту же скорость, что и типичный семейный автомобиль (100 миль в час (160 км / ч))).

Телеметрия

Чтобы автомобиль работал плавно, водитель должен контролировать несколько датчиков, чтобы определить возможные проблемы. В автомобилях без датчиков почти всегда используется беспроводная телеметрия, которая позволяет водителю контролировать потребление энергии автомобилем, улавливание солнечной энергии и другие параметры и тем самым позволяет водителю сосредоточиться на вождении.

Гонки

Солнечные автомобили из Университета Мичигана и Университета Миннесоты направляются на запад к финишу в North American Solar Challenge 2005 года.

Два Автомобильные гонки на солнечных батареях - это World Solar Challenge и American Solar Challenge, соревнования в стиле наземных ралли, в которых участвуют различные университетские и корпоративные команды.

В World Solar Challenge участвуют участники со всего мира, которые мчатся, чтобы пересечь австралийский континент на расстояние 3000 километров (1900 миль). Неуклонно увеличиваются скорости машин. Так, например, высокие скорости участников гонки 2005 года привели к тому, что правила для солнечных автомобилей были изменены, начиная с гонки 2007 года и 2014 года.

В American Solar Challenge, ранее известном как «North American Solar Challenge» и «Sunrayce USA», в основном участвуют студенческие команды, участвующие в гонках с определенными временными интервалами в США и Канаде. Эта гонка также изменила правила последней гонки из-за того, что команды достигли установленных ограничений скорости. Самый последний American Solar Challenge проходил с 6 по 22 июля 2018 года из Омахи, Небраска, в Бенд, Орегон. Школьный конкурс солнечных автомобилей Dell-Winston - это ежегодная гонка на автомобилях на солнечных батареях для старшеклассников. Событие привлекает команды со всего мира, но в основном из американских средних школ. Впервые гонка была проведена в 1995 году. Каждое мероприятие является конечным продуктом двухлетнего образовательного цикла, начатого Winston Solar Car Team. В нечетные годы гонка представляет собой дорожную трассу, которая начинается у Dell Diamond в Раунд-Роке, штат Техас; окончание курса меняется из года в год. В четные годы гонка представляет собой гонку на треке по автодрому Texas Motor Speedway. Dell спонсирует это мероприятие с 2002 года.

Солнечные элементы, расположенные на крыше этого автомобиля, вырабатывают достаточно энергии для поддержания работы его электрического двигателя.

112>South African Solar Challenge - это двухнедельная гонка на автомобилях на солнечных батареях, проходящая дважды в год по всей Южной Африке. Команды должны будут построить свои собственные автомобили, спроектировать собственные инженерные системы и мчаться на этих машинах по самой сложной местности, которую когда-либо видели солнечные автомобили. Гонка 2008 года доказала, что это событие может заинтересовать публику и что оно имеет необходимую международную поддержку со стороны FIA. В конце сентября все участники вылетят из Претории и направятся в Кейптаун по трассе N1, затем проедут вдоль побережья до Дурбана, а через 10 дней поднимутся по откосу на обратном пути к финишу в Претории. В 2008 году мероприятие было одобрено Международной федерацией солнечных автомобилей (ISF), Международной автомобильной федерацией (FIA), Всемирным фондом дикой природы (WWF), что сделало его первой солнечной гонкой, получившей одобрение этих 3 организаций.

Существуют и другие дистанционные гонки, такие как Suzuka, Phaethon, WGC (WSR / JISFC / WSBR) и World Солнечное ралли на Тайване. Сузука и WGC - ежегодные соревнования по треку в Японии, а Фаэтон был частью Культурной олимпиады в Греции прямо перед Олимпийскими играми 2004.

Рекорд скорости

Sunswift IV и управлять транспортным средством во время попыток установления рекорда скорости на HMAS Albatross.

Книга рекордов Гиннеса признает рекорд наземной скорости для транспортных средств, работающих только от солнечных батарей. Этот рекорд в настоящее время принадлежит Sky Ace TIGA из Университета Ашия. Рекорд 91,332 км / ч (56,75 миль / ч) был установлен 20 августа 2014 года в аэропорту Симодзисима, в Миякодзима, Окинава, Япония. Предыдущий рекорд был установлен Университетом Нового Южного Уэльса с автомобилем Sunswift IV. Его 25-килограммовая (55 фунтов) аккумуляторная батарея была удалена, поэтому автомобиль питался только от солнечных батарей. Рекорд 88,8 км / ч (55,2 миль / ч) был установлен 7 января 2011 года на военно-морской авиабазе HMAS Albatross в Новра, побив рекорд, ранее установленный General Моторс автомобиль Sunraycer со скоростью 78,3 км / ч (48,7 миль / ч). Рекорд установлен на участке полета 500 метров (1600 футов) и является средним показателем двух пробегов в противоположных направлениях.

Автомобили для общественного пользования

Прототип семейного автомобиля Sion.

Первый семейный автомобиль на солнечных батареях был построен в 2013 году. Исследователи из Университета Кейс Вестерн Резерв также разработал лучший автомобиль на солнечных батареях, который может заряжаться быстрее благодаря лучшим материалам, используемым в солнечных панелях.

Китайский производитель солнечных панелей Hanergy планирует производить и продавать солнечные автомобили, оборудованные литий-ионные батареи потребителям в Китае. Hanergy утверждает, что пять-шесть часов солнечного света должны позволить тонкопленочным солнечным элементам автомобилей вырабатывать от 8 до 10 кВтч энергии в день, что позволяет автомобилю проехать около 80 км (50 миль) только на солнечной энергии. Максимальная дальность составляет около 350 км (217 миль).

В июне 2019 года был анонсирован солнечно-электрический Lightyear One. Капот и крыша автомобиля, спроектированные бывшими инженерами Tesla и Ferrari, состоят из солнечных батарей. Автомобиль также заряжается от обычной электроэнергии и от станций быстрой зарядки, и ожидается, что он будет запущен в ограниченное производство в 2021 году по цене около 135 тысяч долларов.

В июле 2020 года немецкий производитель автомобилей Audi подписала меморандум о взаимопонимании с израильским стартапом по плану разработки по внедрению запатентованных компанией легких гибких панелей в детали автомобилей. Программа Apollo-Power состоит в том, чтобы превратить каждую машину в мире в солнечную.

См. Также

  • значок Портал по возобновляемым источникам энергии
  • значок Энергетический портал

Источники

.

Внешние ссылки

https://scientificgems.wordpress.com/solar-racing/american-solar-challenge-2018/

Викискладе есть СМИ, связанные с автомобилями на солнечных батареях.
Викиновости содержат новости по теме:
Последняя правка сделана 2021-06-08 08:44:31
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте