Päikeseenergial töötavad autod – ummiktee või autotööstuse tulevik?
Päikeseenergial töötavate sõidukite areng ja tõenäolised väljavaated on selliste sõidukite omadused. Video päikeseenergial töötavast tarbeautost.
Artikli sisu:
- Aastakümnete pikkune evolutsioon
- Projektid ja väljavaated
- Miks päikeseenergia on parem kui elekter
- päikesehübriidid
- Kas "päikeseautode" jaoks on võimalus
- Päikeseautode tulevik
- Video päikeseenergial töötavast tarbesõidukist
31. augustil 1955 sai Chicagos toimunud General Motors Powerama autonäituse peamiseks atraktsiooniks väike auto, mille pikkus oli vaid 15 tolli (38 cm). See ei olnud mänguasi, vaid esimene päikeseenergial töötav auto ajaloos. Täpsemalt futuristlik miniatuur, mis üritas panna aluse tulevikule, kus autod sõidaksid puhtal, ammendamatul energiaallikal – päikesel.
Mõte, et autod saavad sõita ainult päikeseenergial, kogub tänapäeval üha hoogu, mil päevakorras on võitlus kliimakriisiga. Üks selle peamisi eesmärke on inimeste liikumise ümbermõtestamine. Niisiis, 65 aastat hiljem, miks pole autoturg täis alternatiivseid päikeseenergial töötavaid transpordivahendeid?
Aastakümnete pikkune evolutsioon
"Päikeseauto" esimene mudel ei olnud tavapäraste standardite järgi sõiduauto – lihtsalt mudel. General Motorsi töötaja William G. Cobbi vaimusünnitus nimega Sunmobile näitas 12 katusele kinnitatud päikesepatareid, mis toodavad väikese sõiduki liigutamiseks vajalikku energiat. Selle kontseptsiooni ellu äratamine oli võimatu, sest päikesepaneelide toodetud maksimaalsest võimsusest ei piisanud ühegi tolle ajastu auto käitamiseks, kuid Sunmobile maalis pildi, kuhu autotööstus võiks jõuda. See oli esimene paljudest prototüüpidest.
Esimene täissuuruses "päikese" mudel ilmus paar aastat hiljem – 1960. aastal. Ameerika ettevõte International Rectifier on muutnud 1912. aasta Baker Electricu päikeseenergial töötavaks autoks, mis suudab kiirendada 20 km/h ja sõita kolm tundi.
1977. aastal Ed Passeneri ehitatud Bluebird on paljude arvates esimene tõeline päikesesõiduk. Eksperimentaalsel mudelil oli kolm ratast ja seda sai juhtida fotogalvaaniliste elementide tekitatud energia abil ilma akut kasutamata.
1982. aastal sai The Quiet Achieverist esimene päikeseenergial töötav sõiduk, mis suudab pikki vahemaid läbida. Ta läbis 2485 miili (4000 km) Austraalia läänerannikust idarannikule, kuludes veidi alla 20 päeva.
1980. aastatel toimus päikeseenergial töötavate sõidukite ülim proovikivi – võidusõit. 1985. aastal toimus Šveitsis esimene ametlik päikeseautode võistlus: Tour de Sol.
Seni kuulsaim võistlus, World Solar Challenge, peeti esmakordselt 1987. aastal. Nüüd korraldatakse seda üritust iga kahe aasta tagant ning peamised osalejad on ülikoolide ja ettevõtete meeskonnad. Päikeseautod võistlevad omavahel, olles kaetud energiapaneelidega (tavaliselt üks ruut) ja liikudes 3-4 minirattal. Need näevad välja pigem bobikelgud kui autod, kuid see moodsa tehnika ime on võimeline sõitma kiirusega üle 80 km/h vähema energiaga kui föön. See tehnika pole kaugeltki tänapäevaste autode töötav analoog, kuid see võimaldab teil tehnoloogiaid analüüsida ja täiustada.
Sarnast võistlust peetakse regulaarselt ka Austraalias, mis toob kokku üle 50 rahvusvahelise meeskonna kümnetest riikidest. Kuid väljaspool võidusõidumaailma pole fotogalvaanilised elemendid veel autoturul laialt levinud. Peamised takistused on järgmised:
- tehnoloogia kasutuselevõtuga seotud ülemäära suured kulud;
- ruum, mis piirab autole paigutatud paneelide arvu;
- vahemaa, mille auto suudab läbida;
- kiirus, mida ta suudab arendada.
Projektid ja väljavaated
On mitmeid päikeseenergiaga sõidukite algatusi, mis on püüdnud tarbijale ust avada. Üks enim räägitud on Lightyear One, pikamaa päikeseenergiaga elektrisõiduk (725 km WLTP), mis ei sõltu võrgust. See kasutab fotogalvaanilisi elemente, mis selle loojate sõnul suudavad anda 20 protsenti rohkem energiat kui traditsioonilised, ja töötavad iseseisvalt isegi siis, kui mõned neist on varjus. 150 000-eurose hinnasildiga on see enamiku autohuviliste jaoks vastuvõetamatu variant, kuid ideel on huvitavaid väljavaateid.
Teine sarnane auto on Sono Sion . See kasutab 248 päikesepatarei, mis on hajutatud üle kogu keha, andes sellele 21 miili (34 km) lisaulatust lisaks 155 miilile (250 km), mida see akuga suudab sõita. Tagatud on masina täielik autonoomia lühikestel vahemaadel. Hind on 25 500 eurot.
Paljud elujõulised projektid jäid rahaliste raskuste tõttu soiku. Üks selline juhtum on Hispaania disainiga kaheistmeline, mis on mõeldud linnasõiduks. Hind on soodne – 5000 eurot, kuid projekti taga seisnud meeskond teatas hiljuti, et lõpetab algatuse esimeste ühikute tootmiseks vajaliku raha puudumise tõttu.
Miks päikeseenergia on parem kui elekter
Eraautod tekitavad keskkonda kuni 73 protsenti heitkogustest. Elektrisõidukite levitamine massidele vähendab saastet, kuid ei kõrvalda seda. Elektrijaamad, elektriliinid, laadimisside – kõik see kahjustab loodust, varjates tavakasutajate silme eest. 100% päikeseenergial töötav sõiduk on garanteeritud, et see on puhas ja ei eralda ohtlikke heitgaase nagu elektrisõidukid.
Kuigi taskukohase masstoodetud päikesesõiduki reaalsus jääb unistuseks, võib päikeseenergia aidata ka muul viisil. Näiteks siis, kui autod ei ole varustatud päikesepaneelidega, vaid toidavad maja, garaaži vms katusel asuvate väliste akude toodetud elektrit.
Samuti on võimalus (juba katsetatud erinevatel kommertsmudelitel) paigutada autode katustele täiendava energiaallikana päikesepaneelid, mis ei ole mõeldud auto tegelikuks liikumiseks, vaid muuks otstarbeks – näiteks toiteks. konditsioneer.
päikesehübriidid
Praegu ei ole masstootmises täielikult päikeseenergial töötavaid sõidukeid. Siiski on tekkinud mitmeid hübriide, mis lisavad elektritehnoloogiale päikesetehnoloogia. Sellised autod nagu Sono Motors Sion, Lightyear One ja Toyota Solar Prius jõuavad teedele lähiaastatel.
Sono Motors on Saksamaa elektrisõidukite idufirma. Sion on sisuliselt iselaadiv elektriauto, millel on sisseehitatud päikesepaneelid, mis suudavad autot toita ka siis, kui see pole võrku ühendatud. Üks huvitavamaid omadusi on õhupuhastussüsteem: armatuurlauale integreeritud saaresambla kiud filtreerivad õhku, reguleerivad temperatuuri ja niiskust.
Lightyear One , mille tutvustas 2019. aastal ja mille töötas välja inseneritudengite meeskond, kes võitis World Solar Challenge 2013., 2015. ja 2017. aastal, on samuti päikeseenergial töötav hübriidelektrisõiduk. Eeldatakse, et auto baas "sõiduulatus" on 725 km ja iga päikese käes veedetud tund suurendab sõiduulatust umbes 12 km võrra. Auto on kindlasti luksuslik. Käivitamine on kavandatud 2021. aastal.
Kolmas teerajaja on Toyota Solar Prius . Praegune Prius pakub juba lisavarustusena päikesepaneele, kuid uus Solar saab ainulaadsed päikesepaneelid – Sharpi poolt välja töötatud üliõhukesed paneelid, mida tavaliselt kasutatakse satelliitidel. Eeldatakse, et need tagavad palju suurema efektiivsuse kui ränielemendid, mis on kõige taskukohasemate päikeseenergiasüsteemide aluseks, ja suurendavad tööulatust 56 km võrra.
Kas "päikeseautode" jaoks on võimalus
Raske on öelda, kui tõhusad sellised masinad on, kuni elu neid proovile ei pane. Teadus ütleb harva otse “ei”, kuid sel juhul nõuab see ettevaatust. Ekspertide hinnangul ei piisa isegi kõige energiasäästlikumatest päikesepaneelidest tänapäeva elektriautodega võrreldava sõiduulatusega autole – kui just ei oota paar päeva, kuni auto loomulikul teel laaditakse. Selle põhjuseks on andmed selle kohta, kui palju energiat päikesepaneelid koguvad.
Maa iga ruutmeetri kohta on ööpäeva jooksul ligikaudu 1 kilovatt päikeseenergiat (tegelik kogus varieerub kohati – 0,2 kW-st Norras kuni 2 kW-ni Saudi Araabias). See tähendab, et hüpoteetiliselt suudab isegi ülitõhus päikesepaneel, mis püüab kinni 100 protsenti päikeseenergiast, koguda vaid 1 kilovatt-tund ruutmeetri kohta iga päikesevalguse tunni kohta.
Tesla Model 3 läbib iga kilovatt-tunni kohta veidi vähem kui 7 km. Eeldades, et meie päikeseautol on sama energiatõhusus, nelja ruutmeetri uskumatult tootlike päikesepaneelidega (kogus, mille Sono Motors plaanib Sonole panna), kulub 160 km läbimiseks üle 6 tunni pidevat laadimist. Tulles tagasi tegeliku efektiivsuse juurde (alla 25%), mõistame, et nii suure energiahulga saamiseks vajab masin 26 tundi päikese käes viibimist.
Selles võivad aidata perovskiite kasutavad õhukese kilega elemendid. Perovskiidid on vene mineraalide eksperdi Lev Perovski järgi nime saanud kristallid. Need ei nõua suuri tootmiskulusid ning nendel põhinevatel paneelidel on tavaliste ränipõhiste fotogalvaaniliste analoogidega võrreldes mitmeid olulisi eeliseid. Need võivad olla tavalisest paberilehest õhemad, neelavad valgust laiemalt lainepikkustel, toodavad sama intensiivsusega päikesevalguse korral rohkem elektrit ning toimivad paremini varjus ja pilves päevadel.
Kuid on ka teisi negatiivseid tegureid. Näiteks päikesepaneelide efektiivsus väheneb, kui need ei ole päikesega ideaalselt joondatud. Ja mida teha piirkondades, kus on pidev pilvisus, sagedased vihmad ja lumi? Samuti on maanteel mustuse, tolmu, kivikahjustusi, mis vähendab oluliselt kogutava energia hulka.
Päikeseautode tulevik
See kõik ei muuda päikesepaneelide kasutamist võimatuks, kuid siiani pole see kuigi otstarbekas. Suured sõidukid, nagu bussid ja rongid, võivad kasu saada suuremast pindalast, kuid kuni päikesepaneelide tehnoloogias ei ole tehtud olulisi edusamme, ei tõuse täispäikeseenergiaga sõiduautod tõenäoliselt õhku.
Insenerid on nüüd rohkem mures selle pärast, kuidas integreerida päikeseenergiat elektrisõidukitesse, et muuta need tõhusamaks. Näiteks Tesla plaanib kasutada “päikeseklaasi”, et muuta katuseluuk läbipaistvaks päikesepaneeliks. Mõned kaasaegsed Tesla tooted on varustatud päikesepaneelidega, mida saab hoida pagasiruumis ja paigaldada katusele. See on inspireerinud paljusid tootjaid asuma välja töötama oma elektrisõidukeid, mis kasutavad oma võimaluste laiendamiseks päikesepaneele.
On julgustav, et “päikeseenergiatööstuse” kulud langevad. Rahvusvaheline Energiaagentuur (IEA) avaldas hiljuti oma aastaaruande, milles märgitakse esimest korda, et enamiku maailma riikide jaoks on päikeseenergia odavaim elektriallikas. Ja autotööstus kasutab neid võimalusi aktiivselt.
Järeldus
Autode päikesepaneelid pole veel laialt levinud. Nendest ei piisa, et saada ainsaks energiaallikaks, kuid see on puhtam ja säästlikum kui teised. Päikeseenergial töötavaid autosid me ilmselt niipea teedel ei näe, kuid idee tundub kindlasti mõistlik.
Transport on võib-olla peamine relv planeedi tapmisel nii põletatavate ressursside kui ka keskkonda sattuvate heitmete poolest. Seetõttu on loomulik, et nii tarbijad kui ka tootjad otsivad transpordiks puhtamaid ja säästlikumaid lahendusi ning oma osa on selles kindlasti ka fotogalvaanilistel paneelidel.
Video päikeseenergial töötava tarbesõiduki kohta:
“>
