Где все автомобили на солнечных батареях?

Если вы сомневаетесь, что автомобиль может поглощать много солнечной энергии, попробуйте посидеть в нем после того, как он некоторое время прогреется на стоянке. Независимо от того, припаркованы ли они на дороге или находятся в движении, наши автомобили проводят много времени на солнце. Так почему же многие из них не черпают из него силу?

Реальные возможности и текущие ограничения

Солнечная энергия окружающей среды, поглощаемая во время поездок на работу, потенциально может обеспечить достаточно энергии, чтобы избежать необходимости останавливаться для подзарядки. Но пока эта идея не сработала. Toyota опробовала солнечную крышу в качестве дополнительного дополнения к Prius Prime за 600 долларов США, но эта опция получила вялые отзывы от тестеров MotorTrend. Lightyear и Sono Motors, европейские компании по производству солнечных электромобилей, восстанавливаются после приступов банкротства в начале этого года.

"Это всего лишь болезнь роста", — говорит Мигель Брито, доцент Института Дома Луиса в Португалии и эксперт по инфраструктуре и технологиям солнечной энергетики. По его словам, автомобили, полностью работающие на солнечной энергии, нереальны, но электромобили, которые используют солнечные батареи для пополнения запасенной энергии, могут быть хорошим вариантом. Такая солнечная технология может снизить нагрузку на электросеть, поскольку все больше и больше автомобилей отказываются от бензина.

Преимущества и вызовы солнечной энергии в электромобилях

"Вместо того чтобы заряжать аккумулятор раз в неделю, вы можете заряжать его раз в две недели", — говорит Брито. "Это означает, что одна и та же инфраструктура сможет вместить примерно вдвое больше автомобилей".

Технология использования солнечной энергии особенно чувствительна к весу, который приходится перевозить автомобилю, говорит Питер Падни, доцент кафедры промышленной и прикладной математики в Университете Южной Австралии. Он сам чувствителен к этому вопросу, поскольку является председателем технического комитета Bridgestone World Solar Challenge, который с 1987 года бросает вызов инженерам в разработке сверхлегких транспортных средств для гонок по австралийской пустыне только на солнечной энергии. Конкурс 2023 года пройдет с 22 по 29 октября.

"Фотоэлектрические элементы, используемые в автомобилях с солнечными батареями, такие же, как и в солнечных панелях на крыше, но из-за ограниченного пространства на крыше автомобиля обычно выбираются элементы с максимально возможной эффективностью", — говорит Падни. "Вместо того чтобы сосредотачиваться на том, как увеличить энергию, вырабатываемую фотоэлектрическими элементами на автомобилях, нам следует задуматься о том, как уменьшить энергию, необходимую для передвижения людей. Использовать 1–2 тонны техники для перемещения 80-килограммового человека очень неэффективно".

Он отмечает, что гоночные автомобили на солнечных батареях весят лишь небольшую часть этого веса — около 150 кг. Другие варианты мобильности, такие как электрические велосипеды, еще легче.

Падни говорит, что разработчикам электромобилей на солнечной энергии также необходимо будет учитывать форму солнечных элементов. Большинство солнечных элементов имеют плоскую поверхность, чтобы собирать максимум солнечного света, но автомобили имеют наклонную крышу для улучшения аэродинамики.

Технологические прорывы и перспективы

Тем не менее, даже несмотря на эти конструктивные несоответствия, анализ 2021 года, представленный на 2-й Международной конференции IEEE по электроэнергетике и энергетическим системам, показал, что смоделированные электромобили могут заряжать свои батареи с помощью солнечных панелей, установленных на кузове, с эффективностью 50 процентов.

Чтобы выяснить, сколько солнечного света эти электромобили с солнечной энергией могут получить в реальных сценариях, Брито и его коллеги опубликовали в прошлом месяце в журнале Progress in Photovoltaics статью, в которой изучают, как тени от высоких зданий или городских деревьев могут повлиять на эти транспортные средства в городских условиях.

В этой работе Брито и его коллеги использовали модели 100 городских сред для имитации ежедневного затенения городов американского типа, которые расположены в виде сетки, и городов европейского типа, которые расширяются из центральной точки. Они также оснастили автобусы солнечными батареями для сбора экспериментальных данных для сравнения. Брито говорит, что команда обнаружила высокий уровень согласия между двумя наборами данных и сообщила, что городское затенение сокращает запас хода на солнечной энергии примерно на 25 процентов.

Хотя это может показаться слишком большим, Брито по-прежнему с оптимизмом смотрит на то, что это означает для внедрения большего количества электромобилей, работающих на солнечной энергии, в ближайшие несколько лет. Путь прокладывает немецкая компания по производству солнечных электромобилей Sono Motors, которая стремится продавать свои технологии устаревшим автомобильным компаниям.

По словам Брито, солнечная технология, скорее всего, выйдет на рынок в качестве опции для дорогих автомобилей. "Я предполагаю, что в ближайшие четыре-пять лет он станет стандартной частью электромобилей, а к 2030 году во всех автомобилях будет установлена ​​какая-либо солнечная батарея".

Таблица сравнительных характеристик электромобилей с солнечными панелями

Таким образом, будущее электромобилей с солнечными панелями выглядит многообещающе. Разработчики продолжают совершенствовать технологии, чтобы сделать использование солнечной энергии более эффективным и доступным для всех автовладельцев.