На транспорт приходится около 30% выбросов углекислого газа в атмосферу во всем мире. К 2040 году количество автомобилей, работающих на ископаемом топливе, удвоится. Различные автомобильные компании работают над электромобилями, но эти автомобили в некоторой степени зависят от ископаемого топлива. Каким же тогда может быть разумное решение, позволяющее сократить процент выбросов углекислого газа от транспортных средств?
Возможно, автомобили на солнечных батареях! От увеличения денежного потока до независимости от постоянно растущих цен на газ и бензин – переход на образ жизни, основанный на использовании солнечной энергии, определенно имеет смысл. Профессор физики Массачусетского технологического института Вашингтон Тейлор утверждает, что солнечная энергия имеет огромный потенциал. В общей сложности на Землю непрерывно попадает 173 000 тераватт (триллионов ватт) солнечной энергии. Это более чем в 10 000 раз превышает общее потребление энергии в мире. И эта энергия полностью возобновляема, по крайней мере, на протяжении всей жизни Солнца.
Существует множество производителей электромобилей, которые разумно решают проблему изменения климата. Если говорить об автомобилях на солнечных батареях, то сейчас вокруг много шума. Однако ни один автопроизводитель до сих пор не выпустил на рынок коммерческий автомобиль с солнечной батареей. Несмотря на то, что мы уже достаточно много лет используем солнечную энергию, которая является одним из основных источников энергии, доступных почти повсюду, мы, люди, еще не смогли изучить многие возможности ее использования для поездок на работу.
В течение многих лет концепция автомобиля на солнечных батареях вселяла в экологов надежду на возможное будущее. Но есть много аргументов против этой концепции, поскольку она считается не только непрактичной, но и в некотором роде невозможной. Испытываются многие прототипы автомобилей на солнечных батареях, и многие крупные автомобильные компании, такие как Toyota, Hyundai и другие, участвуют в разработке полностью функционирующих солнечных автомобилей или гибридной версии солнечного автомобиля. Но вопрос, который приходит на ум неспециалисту, заключается в том, насколько далеки мы от реальности автомобилей на солнечных батареях?
Количество энергии, вырабатываемой солнцем, зависит от площади, типа солнечных панелей, температуры, тени и т. д. В настоящее время несколько производителей, таких как Sono Motors, Lightyear, Toyota, Hyundai и т. д., пытаются создать коммерчески жизнеспособную солнечную электроэнергию для использования в транспортных средствах. Тем не менее, мы не видим коммерчески доступных автомобилей со встроенной солнечной технологией. Прежде чем какой-либо автомобиль на солнечной энергии сможет полностью претендовать на работу на солнечной энергии, необходимо преодолеть множество препятствий. Поговорим о них кратко.
Препятствия в производстве автомобилей на солнечных батареях
Высокие первоначальные затраты
Как бы заманчиво ни звучала идея автомобиля на солнечных батареях, факт остается фактом: это дорогостоящее дело. От первоначальных затрат на покупку солнечных панелей до других вещей, таких как инвертор, батареи, провода, все это дорого. Кроме того, хранение солнечной энергии тоже дорого. Для хранения солнечной энергии требуются некоторые батареи. Эти батареи заряжаются в течение дня и могут использоваться когда нет солнца.
Установка солнечных панелей
Установка солнечных панелей требует значительной площади для производства значительной мощности. У автомобилей с солнечной батареей есть конструктивные ограничения, поскольку, хотя необходимо учитывать эстетику, конструкция автомобиля также должна быть такой, чтобы в нем можно было разместить солнечные батареи. Таким образом, большинство автомобилей на солнечных батареях были разработаны для участия в гонках на солнечных батареях, а не для обычного рынка.
Солнечные панели дороги и имеют КПД всего 46%. Это причины, по которым солнечные панели не становятся популярным выбором для питания автомобиля. Если вы помните, солнечная крыша, предназначенная для питания Toyota Prius, оказалась полезной только в сочетании с традиционной системой зарядки аккумулятора. Нидерландский стартап по производству электромобилей Lightyear выпустил прототип своего первого электромобиля с большим запасом хода на солнечной энергии. Автомобиль имеет запас хода от 700 до 800 км на небольшой батарее. Идея заключалась в том, чтобы разработать автомобиль, который заряжается как можно меньшим количеством электроэнергии. Солнечным автомобилям Lightyear требуется электроэнергия из сети, особенно в менее солнечном климате.
Количество произведенной энергии
Вождение солнечного автомобиля зависит от погоды. Количество энергии, которое может быть произведено автомобилем с солнечными панелями, не может обеспечить питанием весь автомобиль. Учитывая, что солнечные панели преобразуют солнечный свет в полезную электроэнергию всего около 20 процентов в верхней части, автомобиль, покрытый солнечными батареями, может производить достаточно энергии каждый день, чтобы питать электромобиль на протяжении примерно 20-25 миль. Это при условии, что солнечный свет будет светить целый день без облаков, пыль не будет блокировать солнечные батареи, и солнечные батареи будут идеально ориентированы на автомобиле. Автомобили с солнечными крышами могут выполнять основные функции автомобиля с помощью солнечной энергии. Для зарядки автомобиля от солнечных панелей, которая прослужит 300 миль, потребуется около 90 часов.
Lightyear — это компания по производству автомобилей, которая стремится заменить ископаемое топливо и достичь светового года 100% устойчивой транспортировки до 2035 года. Мы обратились в компанию и задали несколько вопросов о том, с какими основными проблемами сталкивается автомобильная промышленность при производстве автомобилей на солнечных батареях. Вот что говорят по этому поводу представители компании.
«Основное внимание автомобильных компаний уделяется созданию безопасного, надежного и комфортабельного автомобиля, который будет сверхэффективным и сможет заряжать более 75% своего ежегодного потребления за счет солнечной энергии. Развитие производства автомобилей на солнечных батареях является сложной задачей из-за ограниченного количества энергии, излучаемой солнцем, и эффективности солнечных панелей (которые сейчас превращают 20-25% солнечной энергии в электричество).
Автомобили также оказываются особенно неэффективными с точки зрения транспортного решения. Для перевозки одного человека вам также придется везти с собой более тонны металла и резины. Это означает, что автомобили потребляют много энергии для движения, а энергия, полученная от солнца, добавляет лишь ограниченный запас хода. Lightyear решает эту проблему тремя способами. Во-первых, максимизируя количество солнечных батарей на автомобиле: Lightyear One имеет 5 квадратных метров оптимизированных солнечных батарей. Больше солнечной поверхности означает больше энергии для движения. Во-вторых, за счет эффективности: используя лучшие технологии и сосредоточившись на аэродинамике, мы можем значительно снизить потребление энергии. Меньшее потребление энергии на километр означает больше пройденных километров. Наконец, Lightyear использует цикл Lightweight: делая одну часть автомобиля легче, другие части автомобиля также могут быть сделаны легче.
Легкие материалы означают, что можно использовать меньшие и менее мощные двигатели или что тот же диапазон может быть достигнут с меньшей батареей. Это превращается в благотворный цикл снижения веса. Все это в совокупности делает Lightyear One вдвое эффективнее других прототипов, представленных на рынке электромобилей. Солнечная энергия имеет смысл, если автомобиль создается с нуля с учетом эффективности».
AVEVAI PTE LTD — компания, которая специализируется на ключевых отраслях, таких как транспортные средства на новых источниках энергии, логистика, исследования и разработки в области графена и технологии машинного обучения искусственного интеллекта. Крайне заинтересованные в получении более подробной информации о причине задержки производства автомобилей на солнечных батареях для потребительского рынка и многом другом, мы поговорили с Томом Цогтом, соучредителем и исполнительным директором компании, и он сказал:
«В конечном итоге электромобили на солнечных батареях будут повсеместно встречаться на дорогах в течение следующих 10 лет. Но на сегодняшний день они находятся на том же уровне, что и литиевые батареи. Эту технологию необходимо развивать, чтобы она была энергоэффективной и легкой.
В эпоху электрификации энергоэффективность будет играть жизненно важную роль. Солнечные панели не будут играть важную роль в питании электромобилей. Это будет вспомогательная/дополнительная технология, позволяющая расширить запас хода электромобилей или обеспечить питание систем отопления, вентиляции и кондиционирования автомобилей. Как только потери энергии будут сокращены из-за инверсии, автомобили на солнечных батареях станут основным направлением.»
Хотя еще есть время, прежде чем мы сможем ездить на автомобилях, полностью работающих на солнечной энергии, существуют некоторые альтернативы, такие как солнечные электростанции, которые разрабатываются с целью снижения нашей зависимости от ископаемого топлива для производства электроэнергии.
Несмотря на то, что существуют определенные ограничения на разработку полнофункциональных солнечных автомобилей для коммерческого рынка, это не означает, что это невозможно. Ведутся исследования по созданию легких батарей и высокоэффективных фотоэлектрических элементов, и мы надеемся на светлое будущее. У технологии есть свои критики, но нам не терпится увидеть на дорогах автомобили на солнечных батареях.
