Весь мир переживает топливный кризис: запасы нефти тают с каждым днем, а количество ее потребления, наоборот, растет. На мир надвигается экологическая катастрофа: каждый день в окружающую среду автомобили выбрасывают огромное количество выхлопных газов. Решить все эти проблемы ученые пытаются одной очень интересной, а главное полезной разработкой – автомобилем, работающим на солнечных батареях. И это не научная фантастика, а вполне реальная идея, которая успешно воплощается в жизнь уже многие годы.

Об авто, работающих на солнечной энергии, было известно еще в 1982 году. Изобретатель Ханс Толструп пересек на таком автомобиле Австралию, вот только его скорость составляла всего 20 км/ч. А уже через 14 лет скорость солнцемобилей выросла до 135 км/ч. Именно такую цифру показывал спидометр «солнечной» автомашины «Dream», победившей в IV Международном ралли. Согласитесь, отличный показатель для автомобиля, который работает исключительно от солнечного излучения, вот только обошлась эта «Мечта» в 2 млн. долларов.

Развитие в области «солнечных» электромобилей

Электромобиль на солнечных батареях, как понятно из названия, использует для своей работы энергию солнечного излучения. Одним из главных звеньев, участвующих в этом процессе, являются фотопреобразователи, они то и отвечают за накопление солнечной энергии. Таким образом, подобный автомобиль из врага окружающей среды превращается в ее союзника, ведь в качестве источника энергии выступает экологически чистый солнечный свет.

Конечно, говорить о повсеместном использовании «солнечных» электромобилей пока еще рано. Главной проблемой, которую еще предстоит решить, остается низкий КПД используемых фотоэлементов. На сегодняшний день этот показатель составляет 12%. Для того, чтобы сделать солнцемобили более доступными необходимо:

1. Снизить стоимость фотопреобразователей в разы.
2. Увеличить полезную отдачу минимум до 40%.
3. Уменьшить вес автомобиля, что позволит сократить количество потребляемой энергии.

Но прогресс не стоит на месте, и ученые каждый день трудятся над новыми разработками для солнцемобилей. В первую очередь, усовершенствования коснулись двигателя на солнечных батареях. Так в последних моделях «солнечных» авто используют легкие бесколлекторные двигатели постоянного тока, КПД которых составляет 98%. Применяют и низкооборотные двигатели, которые встраивают непосредственно в ведущие колеса, что предотвращает потерю энергии при трансмиссии.

Новые разработки коснулись и колес. Теперь для солнцемобилей используют шины, обладающие минимальным коэффициентом сопротивления качению. Лидером по производству таких шин считают фирму Michelin. Помимо прочего энергию солнечных батарей используют для питания радио, навигатора, кондиционера и других устройств автомобиля, служащих для комфортного и безопасного управления транспортным средством.

Совершенствования коснулись и внешнего вида «солнечного авто» . Ведь с первого взгляда даже не сразу поймешь, что перед тобой находится обычный автомобиль. Но объясняется это не фантазией дизайнеров, которые разрабатывают автомобиль на солнечных батареях, а необходимостью. Ведь для того, что такое авто могло проехать несколько десятков километров, потребуется немалое количество энергии, обеспечить которую может только солнечная батарея большой площади. Вот и получается, что солнцемобили выглядят не как обычное транспортное средство, а как космический корабль из какого-нибудь фантастического боевика. Так что если вы любите все креативное, то солнцемобиль обязательно придется вам по вкусу.

Самые запоминающиеся представители класса солнцемобилей

Авто Ecletic на солнечных батареях, является одной из разработок французской компании Venturi. Отличительная черта этого автомобиля – мощность в 22 л.с. Стоит отметить, что у большинства солнцемобилей этот показатель не превышает 1 л.с. при площади солнечной батареи 2 кв.метра. Работает Ecletic исключительно без использования топлива.

К примеру, без подзарядки такой автомобиль сможет проехать 50 км при средней скорости 50 км/ч. Помимо солнечной энергии Ecletic может использовать энергию ветра, ее хватит всего на 15 км. А вот при пасмурной погоде зарядить автомобиль можно и от обычной розетки, понадобится всего 5 часов.

Astrolab

Производство автомобиля на солнечных батареях Astrolab также принадлежит компании Venturi. Эта модель получилась более совершенной, чем Ecletic. Ее максимальная скорость равняется 120 км/ч, а проехать она может до 110 км. Площадь фотогальванических элементов составила 3,6 кв.метра. Да и цена автомобиля тоже не «подкачала» — 92 тысячи евро, именно столько вам придется заплатить за это чудо современного автомобилестроения.

Столь высоких технических характеристик разработчикам удалось достичь благодаря форме автомобиля. Спроектирован он наподобие болидов, участвующих в Формуле 1. А в качестве дополнительной защиты используется сверхлегкий карбоновый монокок. Дизайнером Astrolab выступил известный Саша Лакик, сравнивший новую модель с крылом, поставленным на колеса.

Solar World GT

Разработка электромобиля, работающего на солнечных батареях, Solar World GT пока еще не закончена. По данным швейцарской компании Green GT электрический суперкар будет обладать следующими техническими характеристиками:

• разгон до 100 км всего за 4 секунды;
• максимальная скорость составит 275 км/ч;
• мощность электрической силовой установки дойдет до 350-400 л.с.

Но все эти цифры пока только в планах, а как все будет на самом деле, узнаем лишь после того, как Solar World GT будет представлен широкой общественности.

Устанавливаем солнечную батарею на свой автомобиль

Если вы хотите приобщиться к солнечной энергетике, но пока не можете себе позволить настоящий солнцемобиль, можете воспользоваться идей, которая с каждым днем упрочняет свои позиции – это установка солнечной батареи на крышу автомобиля. Причем пользуются ею не только мастера-умельцы, но и гиганты мирового автомобилестроения, такие как Toyota, BMW и другие. Конечно, накопленной энергии вам не хватит, чтобы свободно передвигаться по городу, но обеспечить с помощью солнечной энергии работу навигационной системы или кондиционера вы вполне сможете.

Еще несколько лет назад компания Toyota сообщала об установке солнечных батарей на «топовую» версию гибридного автомобиля модели Prius. Вот только наличие одной этой опции спровоцировало резкий рост стоимости этого автомобиля. Все-таки фотоэлементы дорожают с каждым днем, да и сам процесс сохранения накопленной энергии достаточно сложный. Не меньшей популярностью пользуется и Mercedes Benz LKS 2012, на крышу которого разработчики также установили солнечную батарею.

Автомобильная солнечная батарея предназначена для поддержания питания устройств, потребляющих электроэнергию, а также для сохранения заряда аккумулятора при длительной стоянке. Мощность таких батарей колеблется от 40 до 70 Вт. Помимо батареи вам понадобиться специальный контроллер. Он необходим для регулировки заряда и разряда, так как при изменении погодных условий, а также смене дня и ночи могут наблюдаться различные режимы работы используемых фотоэлементов.

Гонки Дарвин – Аделаида – проверка возможностей солнцемобилей

Если вы хоть немного знакомы с автомобилями, работающими на солнечной энергии, то вы непременно слышали о самых известных гонках, которые каждые 2 года проводят в Австралии. В них участвуют только автомобили, которые используют солнечную энергию. Начало им положил Ханс Толструп, о котором мы вам рассказывали еще в начале статьи. Гонки Дарвин – Аделаида подталкивают всех активистов, кому не безразлична судьба нашей экологии, к разработке новых усовершенствований для солнцемобилей.
Ко всем участникам организаторы гонок предъявляют достаточно жесткие требования:

1. емкость используемых аккумуляторов не должна превышать 5 кВт/ч;
2. движение по трассе строго по графику с 8 утра до 5 вечера.
3. водитель не должен весить меньше 80 кг, иначе к электромобилю крепится дополнительный балласт;
4. команда должна состоять из 2-4 водителей.

В 2011 году в гонках участвовало 37 команд, но лишь 7 из них смогли пройти дистанцию до конца. Первой на финиш пришла машина на солнечных батареях японской команды. На втором месте оказались голландцы, а на третьем – американцы. Победителю гонки Tokai Challenger 2 (рис. Tokai Challenger 2) понадобилось 32 часа 45 минут, чтобы преодолеть гоночную трассу. Средняя скорость солнцемобиля составила 91,5 км/ч, а максимальная – 160 км/ч. Как мы видим, прогресс на лицо.

А в 2013 году победу одержали студенты технического университета Эйндховена из Нидерландов. Их четырехместный автомобиль на солнечных батареях под названием Stella развивает скорость до 110 км/ч, а накопленной силиконовыми панелями солнечной энергии хватает на 600 километров, при условии отсутствия солнечного света. Весит Stella 380 кг при длине 4,5 метра и ширине 1,65 метра. Конструкция солнцемобиля изготовлена из алюминия и углеволокна.

Автомобили на солнечной энергии медленно, но верно входят в нашу жизнь. Пройдет несколько десятков лет, и солнцемобиль перестанет быть чем-то далеким и недоступным. Из уникальной разработки он превратится в массовое средство передвижения. И пусть сегодня многие относятся к «солнечному» автомобилю как к фантастической игрушке для богатых, обязательно придет время, и все переменится. Ведь как показывает история, многие из тех вещей, которые вызывали у людей непонимание и настороженность, сегодня стали для нас неотъемлемой частью нашей жизни.

Статью подготовила Абдуллина Регина

В следующем видео — еще один пример автомобиля на солнечных батареях:

Просмотров: 5527

В последнее десятилетие такой неисчерпаемый источник энергии, как солнечный свет, все больше и больше привлекает внимание мирового сообщества. Применение солнечной энергии для движение транспорта является перспективным направлением в сфере развития транспортных технологий.
К группе солнечного транспорта относятся все наземные, водные и воздушные виды транспортных средств, которые для передвижения используют энергию солнца. Такие машины, как правило, комплектуются солнечными батареями, фотоэлементы которых преобразуют видимый солнечный свет, инфракрасное и ультрафиолетовое излучение в

электрическую энергию, которая в последующем используется для питания их электродвигателей.

Несмотря на то, что использование солнечных батарей в качестве энергетических элементов транспортных средств является довольно перспективным, существуют группа факторов, негативно влияющих на скорость развития и внедрения солнечных технологий в мировую инфраструктуру. В то время, когда применение солнечных батарей обеспечивает высокую эффективность работы электрических транспортных средств в ясную, солнечную погоду, в вечернее и ночное время, а также в дни сумрачной погоды, использование данных фотоэлектрических элементов совершенно не практично. Выходя из этого, в большинстве современных видов электрического транспорта более целесообразно использовать солнечные батареи исключительно в качестве дополнительных элементов питания электродвигателей, наряду со стандартными аккумуляторными батареями.

Хотя солнечный свет можно использовать совершенно бесплатно, создание солнечных панельных элементов обходиться довольно дорого. К тому же, 90 процентов солнечных панелей изготавливается из кремния, что делает их производство экологически небезопасным. Этот фактор является одной из главных причин торможения быстрого развития в мире солнечных транспортных технологий.

Срок службы солнечных модулей составляет около 30 лет. Производители традиционных солнечных панелей, как правило, предоставляют 10-летнюю гарантию на свою продукцию. Однако, загвоздка эффективного использования данных элементов в электротранспорте заключается в том, что большая часть фотоэлектрических панелей предназначена для стационарной установки, и не способна противостоять вибрациям. Кроме того, солнечные батареи довольно габаритные и значительно утяжеляют конструкцию транспортного средства.

КПД большей часть солнечных элементов составляет 10 %, и только некоторых – 15 %. Поэтому, солнцемобили смогут конкурировать с бензиновыми автомобилями только после выпуска более совершенных и менее дорогих солнечных батарей с КПД не ниже 50 %.

Принцип работы солнечных батарей, используемых в солнечных транспортных средствах, заключается в производстве постоянного тока при попадании солнечного светового излучения на их кремниевые пластины. При конструирование массива солнечных батарей используют десятки таких пластин, поскольку единичная кремниевая пластина не способна производить значительных токов. Логично, что суммарная мощность солнечных батарей зависит от общего количества используемых в ней кремниевых пластин и площади создаваемой ими поверхности. Производительность работы солнечных батарей прямо зависит от интенсивности излучения солнца и угла размещения солнечных модулей.

Вырабатываемый солнечными батареями электрическая энергия накапливается в дневное время в дополнительных, установленных в транспортном средстве, аккумуляторах, и в последующем используется в целях его перемещения.
Применение фотоэлектрических элементов позволяют существенно повысить запас хода электрического транспорта без подзарядки его тяговых аккумуляторов от электросети.

Типы солнечных транспортных средств

Солнечные автомобили (электромобили на солнечных батареях)

В солнечных автомобилях применяются фотоэлектрические элементы для преобразования солнечной энергии в электричество, которое в последующем питает электрический двигатель. Как правило, солнечные автомобили передвигаются благодаря солнечному свету днем, и в ночное время используют энергию стандартных аккумуляторных батарей.

Конструкция солнечных автомобилей отличается от традиционной. Практически весь их внешний корпус покрыт солнечными панелями. Поскольку солнечные панели довольно габаритные, производители данных транспортных средств делают все возможное для улучшения аэродинамики и уменьшения общей массы солнцемобилей. Большинство практических моделей солнечных автомобилей рассчитаны для перевозки одного или двух пассажиров.

Первая модель солнечного автомобиля, разработанная Уильямом Кообом, была представлена на международной выставке в Чикаго ещё в 1955 году. Создатель данного транспортного средства уверял всех, что солнцемобили ждет светлое будущее, и в скором времени ими будут насыщены все мировые автомагистрали. Казалось, Кооб бы прав, но почему-то все сложилось не так, как предполагалось... Финансирование проекта развития солнечных автомобилей было закрыто под воздействием крупной автомобилестроительной компании «Ford». И только в 80-х гг., когда мировая общественность реально обеспокоилась состоянием экологии, к идеи производства солнечных автомобилей вновь возвратились.

Первый серийный солнцемобиль Venturi Astrolab был выпущен в 2006 году. Модель оснастили асинхронным электрическим двигателем, мощностью в 16 кВт и крутящим моментов 50 Нм, 7 кВт∙ч никель-металл-гибридным акумулятором и 600 Вт панельной солнечной батареей.

Солнечные батареи

Как уже говорилось ранее, солнечные батареи могут состоять из десятков фотоэлектрических элементов, способных преобразовывать солнечный свет в электричество. С отдельных фотоэлементов формируют модули, при размещении которые вместе образуется массив солнечной панели. Большие массивы солнечных панелей способны производить более 2 кВт электроэнергии.

Размещение солнечных батарей в солнцемобилях может быть:

• горизонтальным. Это наиболее распространенный тип рассположения солнечных панелей в солнцемобилях. Как правило, они интегрированы в данных транспортных средствах в виде свободного навеса.
• вертикальным. Такое расположение массива фотоэлектрических элементов встречается намного реже горизонтального. Обычно, размещение такого плана свойственно транспортным средствам, которые для обеспечения своей работы помимо солнечной энергии используют энергию ветра.
• с регулируемым наклоном.
• интегрированным по всей внешней поверхности транспортного средства. В некоторых видах автомобилей производители покрывают фотоэлектрическими элементами каждый сантиметр внешней корпусной конструкции, при этом одни фотоэлементы всегда находятся под воздействием солнца, а другие - в тени.
• удаленным

Типичный солнцемобиль может проехать около 400 км на энергии, выработанной на протяжении дня солнечной батареей. Рекордсменом по скоротным характеристикам среди солнечных автомобилей является модель Sunswift IV, которая была разработана группой студентов Университета Нового Южного Уэльса. Данный солнцемобиль способен разгоняться до 88,8 км/ч. Рекордные показатели скорости проекта Sunswift IV были зафиксированы и занесены в Книгу рекордов Гиннеса 7 января 2011 года, а самим студентам-создателям был вручен сертификат, подтверждающий уникальность их разработки. Мощность солнечной панели, установленной на автомобиле, составляла 1200 Вт, что равно потребляемой мощности обычного фена для сушки волос.

Солнцемобиль Sunswift IV побил рекорд скорости, ранее установленный автомобилем Sunraycer компании General Motors.

Солнечные автобусы

Солнечными являются электрические автобусы, двигатели которых в значительной степени питаются от солнечных панелей, установленных на крыше. Применения в автобусах солнечных панелей позволяет уменьшить уровень потребнения энергии и продлить жизненный цикл их тяговых аккумуляторных батарей.

Солнечные автобусы не имеют ничего общего с обычными автобусами, в которых солнечные элементы используются для обеспечения дополнительного питания транспортных аксессуаров (системы отопления, кондиционера и т.д.). Такая дополнительная комплектация автобусов на сегодняшний день наиболее расспространена.

Солнечные велосипеды и мотоциклы

Мало кому известно, что первыми транспортными средствами, которые начали оснащать солнечными элементами, были электрические велосипеды, при чем, в большинстве разработок применялись трехколесные конструкции велосипедов. Солнечные фотоэлементы устанавливали в данных транспортных средствах в виде навесной, довольно габаритной крыши, небольшой панели в задней, багажной части, в прикрепляемом к трициклу прицепе, или же по всей внешней поверхности обтекаемой крыши (последняя комплектация характерна только для закрытых моделей). Немного позже была создана модель солнечного велосипеда с портативной складной солнечной панелью, с помощью которой можно было заряжать тяговые аккумуляторы во время стоянок.

Солнечные велосипеды представляют собой гибриды электрических моделей, в них наряду с традиционным электрооборудованием велосипедов используются солнечные панельные элементы. Солнечные батареи, преобразующие световой поток в электроэнергии, обеспечивают подзарядку тяговых аккумуляторов как во время движения, так и на стоянках. Аналогичная система подзарядки от солнечного света применяется и в солнечных мотоциклах.

Первый полностью солнечный велосипед, способный передвигать исключительно за счет солнечных лучей, был разработан в 2006 году канадцем Питером Сандлером. Изобретение получило название E-V Sunny Bicycle. В данной модели солнечные батареи были интегрированы в колеса. Вырабатываемая солнечными батареями энергия позволяла велосипеду разгоняться до 30 км/ч.

Использование солнечных элементов в железнодорожном, водном транспорте

В настоящее время ряд стран практикует установку систем солнечных батарей вдоль определенных электрофицированных участков железной дороги. Тоннели из солнечных батарей обеспечивают электроэнергией поезда, проносящиеся мимо даже на сверхскоростях. Такие солнечные установки способны производить тысячи мегаватт-часов электроэнергии. Подобный тоннель из солнечных батарей длиной в 3,4 км успешно функционируют, к примеру, между Парижем и Амстердамом.

Солнечными панелями снабжают также и сами поезда. Ярким примером является курсирующий в Индии локомотив под названием «Королева Гималаев» между станциями Калка и Шимла. Этот поезд оснащен 100 Вт солнечными панелями, позволяющими ему ездить на одной подзарядке около двух суток.

Донедавна солнечные лодки ограничивались лишь реками и каналами, но в 2007 году, солнечная лодка «Sun 21» совершила первый экспериментальный длительный рейс. Она пересекла Атлантический океан всего за 29 дней, благодаря чему попала в Книгу рекордов Гиннеса за совершение самого быстрого в мире трансатлантического перехода, только благодаря солнечной энергии. Солнечная лодка была оснащена солнечными батареями, энергия которых позволяла двигаться с стабильной скоростью 10-12 км/ч круглосуточно.

В мае 2012 года завершилось кругосветное путешествие солнечного катера Turanor PlanetSolar. Солнечное судно, длиной в 30 метров, и шириной – 15,2 метра, вышло из порта Монако в сентябре 2010 года. Это первое кругосветное путешествие, совершенное исключительно на солнечной энергии. Turanor PlanetSolar – крупнейшее водное транспортное средство из когда-либо построенных.

Воздушные транспортные средства

Инженеры всего мира работают над созданием воздушных транспортных средств, оснащенных солнечными батареями. На сегодняшний день среди солнечного воздушного транспорта наиболее распространены солнечные и гибридные дирижабли.
Особый интерес представляют разработка беспилотных летательных аппаратов (БЛА). Солнечная энергия могла бы позволить им оставаться в воздухе даже в течении нескольких месяцев. Такие воздушные транспортные средства могли бы решать некоторые задачи, аналогичные спутниковым.

Первый успешный экспериментальный 48 часовый полет солнечного беспилотника был совершен в сентябре 2007 года.

В 2010 году в Швейцарии солнечный самолет совершил 26-часовый испытательный полет, который начался в 7 утра 8 июля и закончился в 9 утра следующего дня. Самолет вначале поднялся на высоту около 8500 метров, и в течении вечера опустился на высоту 1500 метра, где и остался на всю ночь. Спустя всего 15 дней, 23 июля 2010 года британская оборонная компания QinetiQ организовала експериментальный полет своей модели солнечного сверхлегкого беспилотного летательного апарата Zephyr-6. Этот полет стал рекордным - беспилотный летательный аппарат, весом в 30 кг, провел в воздухе больше двух недель (336 часов), летая в небе Аризоны.

Солнечная энергия для космических аппаратов

Солнечная энергия часто используется в питании спутников и космических аппаратов, функционирующих внутри солнечной системы, поскольку она может служить энергетическим источником в течении довольно длительного периода времени без избытка массы топлива.

Спутники имеют на своем борту несколько радиопередатчиков, которым необходимо работать в постоянном режиме. Солнечная энергия, как правило, не используется для регулировки положения спутника, однако, применяется для поддержания процесса подачи топлива.

© Сергей Вольтер 2013
Любое копирование, перепечатка и распространение материалов статей без разрешения правообладателя запрещены и преследуются по закону. Нарушение авторских прав будет рассматриваться согласно статьи 52 Закона Украины «О авторском праве и смежных правах», статьи 176 Криминального Кодекса Украины, статьи 432 Гражданского кодекса Украины, статьи 51-2 Кодекса Украины об административных правонарушениях.

Бушующий в мире энергетический кризис вдвойне неприятен автомобилистам: кроме резкого повышения цен на услуги автосервиса, ещё возрастают и затраты на горючее. Естественно, что в этом случае есть смысл изучить возможность приобретения/переделки автомобиля, который бы двигался при помощи возобновляемых (альтернативных) источников энергии, в том числе – и энергии Солнца.

История и прогресс в развитии «солнцемобилей»

Первый , который преодолел более-менее значительное расстояние - это машина датчанина Х. Толструпа, с помощью которой изобретателю в 1982 году удалось пересечь Австралию. Правда, сейчас достигнутая им скорость передвижения в 20 км/ч кажется смешной. Поэтому представленный в начале ХХI века автомобиль «Dream» уже развивал скорость в 135 км/ч. Вроде бы, прогресс есть, да ещё какой. Но…

Движется автомобиль на солнечных батареях благодаря наличию фотопреобразователей. Они отвечают за процесс накопления солнечной энергии, которая затем приводит в движение двигатель. И вот тут-то возникают проблемы:

• коэффициент полезного действия фотоэлементов не превышает 12%;
• лёгкие бесколлекторные или низкооборотистые двигатели (встраиваемые прямо в ведущие колёса) наличествуют только в опытных образцах, и их производство не поставлено на поток. Что и понятно, учитывая небольшой спрос на такие двигатели;
• вес автомобиля, от которого будет зависеть его энергоэффективность, невозможно постоянно снижать, поскольку рано или поздно это неблагоприятно скажется на прочности и безопасности машины. Карбоновые же кузова очень дороги;
• шины «солнцемобиля» должны иметь минимальное значение коэффициента трения качения, и при этом обладать достаточным сцеплением с дорожным покрытием. Фирмой Michelin уже освоен выпуск таких шин (модель Radial X), но о массовом их производстве речь тоже пока не идёт.

Единственное, в чём преуспели энтузиасты строительства автомобилей на солнечных батареях – так это в дизайне кузова. С помощью 3D-моделирования и последующей продувке готового образца в аэродинамической трубе обтекаемость машины практически достигает максимума нынешних технических возможностей. Возможно, поэтому лучшие образцы «солнцемобилей» имеют весьма необычные формы и очертания (см. рис.1).

Существующие конструкции автомобилей на солнечных батареях

Производством опытных экземпляров подобных машин занимаются такие гиганты автомобилестроения, как BMW , Toyota , Mercedes , а также французская фирма Venturi , швейцарская компания Green GT и др.

Разработки идут по двум направлениям:

1. создание смешанной конструкции автомобиля на солнечных батареях, который в пасмурную погоду мог бы подзаряжаться от электросети, и работать как простой электромобиль;
2. создание транспортного средства, в котором бы энергия Солнца использовалась для некоторых вспомогательных потребностей: например, для функционирования навигационной системы, либо кондиционера машины.

Как видим, вопрос о создании «чистого» автомобиля, работающего исключительно на солнечной энергии, пока на повестке дня не стоит. Между тем, экспериментальные конструкции таких машин уже испытаны и предлагаются для продажи весьма состоятельным автолюбителям, которым уже поднадоели традиционные конструкции.

Наиболее удачными технологическими решениями автомобиля на солнечных батареях считаются:

- «Astrolab » (см. рис.2) от фирмы Venturi – максимальная скорость 120 км/ч, запас хода по шоссе 110 км, площадь панели с фотопреобразователями 3,6 м 2 , цена – 92000 евро;

- «Sunswift eVe » (см. рис.3) – совместное детище австралийских компаний Bilstein и Ohlins. Машина разгоняется до скорости 75 км/ч, при запасе хода в 300 км. О цене не сообщается.

Можно ли переделать имеющийся автомобиль в «солнцемобиль»?

Китайский студент Zhu Zhen Lin, студент West Virginia University (США) сумел переделать в автомобиль на солнечных батареях обычную серийную автомашину (см. рис.4). Автомобиль имеет запас хода до 70 км, при максимальной скорости около 40 км/ч.

Солнечные батареи автомобиля состоят из 22 фотоэлектрических преобразователей, установленных на крыше, по бокам и на капоте машины. Особо эстетичной данную конструкцию назвать, конечно, нельзя, но необходимая функциональность в условиях передвижения по городским улицам у такого автомобиля есть. И главное – на всё переоборудование китайский студент затратил всего $ 2400.

Таким образом, перспективы у автомобилей, использующих солнечную энергию, имеются. Наилучшим способом они смогут быть реализованы в качестве комбинированного движителя, который не будет зависеть от погоды и атмосферных условий.

Развитие технологического прогресса и стремление человечества сохранить экологию стали основными катализаторами изобретения автомобилей, функционирующих на базе солнечной энергии. Они имеют положительные и отрицательные характеристики, но на практике пока не получили распространения, что обуславливается рядом причин.

Общие характеристики

Принцип функционирования основан на преобразовании солнечной энергии в электрическую. Последняя становится источником питания для электромотора, установленного на авто. Если подсоединить такой двигатель, вспомогательные электронные устройства, отвечающие за полноценную работу в разных режимах езды и определенное число аккумуляторов, обеспечивающих запас мощности - эта приблизит машину к обычной.

Первый автомобиль базирующийся на солнечных батарейках был создан в середине двадцатого столетия. Произошло это событие в США. Но в те времена не существовало технологий для создания мощных аккумуляторов. Выпускаемые батареи имели низкую емкость, что приостановило развитие данной сферы автомобилестроения.

В 90-е годы прошлого века появились новые попытки конструирования «солнечных» автомобилей. Благодаря увеличению КПД аккумуляторов изобретателям удалось существенно повысить объем вырабатываемой ими энергии. Энергоемкие батареи могут создавать нужный запас питания двигателя для езды на достаточно продолжительные расстояния.

Положительное воздействие на развитие указанного направления отрасли оказало использование инновационных материалов для создания кузовов, улучшенных систем трансмиссий, электрических силовых агрегатов. Первые производятся из прочных легких пластиковых элементов. В составе трансмиссии установлены детали, имеющие наименьшую степень сопротивления качению. Вместо обычных электрических моторов сегодня применяются двигатели бесколлекторного типа . В их составе имеются полюса, выполненные из редкоземельных магнитных сплавов. Некоторые производители устанавливают мотор-колеса – силовые агрегаты, размещенные на ведущих колесах. Подобная схема в разы увеличивает КПД у передаточного механизма.

Запас мощности солнечной энергии в совокупности увеличился за счет выпуска гибких аккумуляторов. Теперь они могут монтироваться на любом элементе кузова.

Какие существуют ныне солнцемобили

Сегодня практически каждая ведущая компания, выпускающая автомобильную технику, ведет разработки по изобретению идеального солнцемобиля. Наиболее известными являются детища:

Venturi. Авто этой французской компании Ecletic имеет мощность в 22 л.с. Оно способно преодолевать без подзарядки порядка 50 км со скоростью, не превышающей 50 км/ч. Здесь используется резервный источник питания, представляющий собой генератор ветра. Кроме того, машина может заряжаться от сети. Другим ее изобретением является авто Astrolab. У этой модели мощность достигает 16 кВт, а скорость – 120 км/ч. Ее вес составляет 300 кг, а аккумулятор размещен на крыше.

Университета г. Эйндхоен. Местные инженеры создали футуристичный семейный автомобиль Stella. Его запас хода составляет 600 км. Элементы корпуса тут выполнены из алюминия.

Green GT. Швейцарцы внесли свою лепту в прогресс. Их изобретение Solar World GT имеет мощность в 400 лошадиных сил. Машина способна набирать разгон до 275 км/ч.

Производством солнцемобилей занимаются и на территории РФ. В СПб создан аппарат весом в 200 кг, что обусловлено применением легкого композита для конструирования кузова. Внешне модель напоминает катамаран и характеризуется возможностью набирать скорость до 150 км/ч. Лидерами отрасли являются японцы. Их машина на солнечных батареях Tokai Challenger 2 одержала победу на гонках в 2011 году. Ее корпус состоит из углепластика. Масса авто составляет всего 140 кг, а скорость достигает – 160 км/ч. Оно оснащается батареями знаменитой компании Panasonic.

Плюсы и минусы

Машины, функционирующие на солнечной энергии, наделены положительными характеристиками:

• увеличенная экологическая безопасность;
• отсутствие ограничений в запасе источника питания;
• продолжительный срок службы;
• компактные габариты;
• отсутствие необходимости в заправке на специальных станциях;
• низкие расходы на эксплуатацию (бесплатная заправка).

Не обходится и без недостатков, которые перевешивают достоинства. Сюда входят большая стоимость и невозможность запуска массового производства, сниженные показатели мощности и скорости, по сравнению с обычными авто. В мире пока нет мастерских для обслуживания подобных транспортных средств.

Солнечные электромобили на практике

Сегодня указанные машины не получили применения на практике. Этому мешает стоимость авто и низкий КПД солнечных аккумуляторов. Далеко не каждый автолюбитель готов выложить пару миллионов долларов за транспортное средство, имеющее недостатки.

Развитие новых технологий способствует усовершенствованию солнцемобилей. Они уже стали компактными и легкими. Для их оснащения начали применяться гибкие солнечные панели . Некая венесуэльская компания обещает выпускать легковые и грузовые модели с малой грузоподъемностью, работающие на солнечной тяге. Пока это только обещания, но эксперты уверены в будущем рассматриваемых машин.

Энергия солнца – неисчерпаемый и возобновляемый источник, который при правильном использовании открывает человечеству безграничные возможности.

В 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.

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.

Сегодня 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.

Большим 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).

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.

Разработки новых проектов

Французская 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.

Недавно 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.

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.