سيارة تعمل بالطاقة الشمسية. وجهات النظر ووجهات النظر
في البحث عن مصادر طاقة بديلة ، تستثمر شركات السيارات بشكل كبير في الابتكار. بفضل هذا ، تلقى عالم السيارات سيارات كهربائية فعالة حقًا ، بالإضافة إلى وحدات طاقة تعمل بوقود الهيدروجين.
حول محركات الهيدروجين ، نحن بالفعل تحدث مؤخرا... دعونا نركز أكثر على السيارات الكهربائية. في الإصدار الكلاسيكي ، هذه سيارة ببطارية ضخمة (على الرغم من وجودها بالفعل نماذج supercapacitor) ، والتي يتم شحنها من مصدر الطاقة المنزلي ، وكذلك من محطة وقود.
بالنظر إلى أن الشحنة الواحدة ، خاصة في الطقس البارد ، لا تدوم طويلاً ، يحاول المهندسون تزويد السيارة بأنظمة إضافية لتجميع الطاقة المفيدة ، والتي يتم إطلاقها أثناء حركة السيارة. وبالتالي ، فإن نظام الاسترداد يجمع الطاقة الحركية من نظام الكبح ، وعندما تكون السيارة في حالة انحراف ، يعمل الهيكل كمولد.
بعض الموديلات مزودة بمحرك احتراق داخلي يعمل فقط كمولد بغض النظر عما إذا كانت السيارة تقود أم لا. مثال على هذه المركبات هو شيفروليه فولت.
هناك نظام آخر يسمح لك بالحصول على الطاقة المطلوبة بدون انبعاثات ضارة. هذه ألواح شمسية. تجدر الإشارة إلى أن هذه التكنولوجيا تستخدم منذ فترة طويلة ، على سبيل المثال ، في المركبات الفضائية ، وكذلك لتزويد محطات الطاقة بالطاقة الخاصة بها.
ماذا يمكنك أن تقول عن إمكانية استخدام هذه التقنية في السيارات الكهربائية؟
الخصائص العامة
تعمل الألواح الشمسية على مبدأ تحويل طاقة مصباحنا إلى كهرباء. لكي تتمكن السيارة من التحرك في أي وقت من اليوم ، يجب أن تتراكم الطاقة في البطارية. يجب أن يوفر مصدر الطاقة هذا أيضًا الكهرباء اللازمة للمستهلكين الآخرين الضرورية للقيادة الآمنة (على سبيل المثال ، المساحات والمصابيح الأمامية) وللراحة (على سبيل المثال ، تدفئة مقصورة الركاب).
كانت العديد من الشركات في الولايات المتحدة رائدة في استخدام هذه التكنولوجيا في الخمسينيات من القرن الماضي. ومع ذلك ، لم تكن هذه الخطوة العملية ناجحة. كان السبب عدم وجود بطاريات عالية السعة. وبسبب هذا ، كان لدى السيارة الكهربائية احتياطي طاقة ضئيل للغاية ، خاصة في الظلام. تم تأجيل المشروع إلى أفضل الأوقات.
في التسعينيات ، أصبحوا مهتمين بالتكنولوجيا مرة أخرى ، حيث أصبح من الممكن إنشاء بطاريات ذات كفاءة متزايدة. بفضل هذا ، يمكن للنموذج جمع المزيد من الطاقة ، والتي يمكن استخدامها بعد ذلك أثناء الحركة.
يجعل تطوير النقل الكهربائي من الممكن استخدام الشحنة بشكل أكثر كفاءة. بالإضافة إلى ذلك ، تهتم كل شركة سيارات بتقليل استهلاك الطاقة من خلال تقليل السحب من نظام الدفع وتدفق الهواء القادم وعوامل أخرى. يتيح لك ذلك زيادة احتياطي الطاقة بشحنة واحدة بأكثر من كيلومتر واحد. الآن هذه الفترة تقاس بعدة مئات من الكيلومترات.
كما أن تطوير تعديلات خفيفة الوزن للأجسام والوحدات المختلفة قد ساعد بشكل جيد في ذلك. هذا يقلل من وزن السيارة ، مما يؤثر بشكل إيجابي على سرعة السيارة. كل هذه التطورات المبتكرة تستخدم في المركبات الشمسية.
تستحق المحركات المثبتة على هذه السيارات اهتمامًا خاصًا. هذه نماذج بدون فرش. تستخدم مثل هذه التعديلات عناصر مغناطيسية خاصة نادرة تقلل من مقاومة التدحرج وتزيد أيضًا من قوة محطة توليد الكهرباء.
هناك خيار آخر له أقصى تأثير وهو استخدام العجلات الآلية. لذلك لن تهدر محطة الطاقة الطاقة للتغلب على المقاومة من عناصر النقل المختلفة. سيكون هذا الحل عمليًا بشكل خاص لسيارة بها محطة طاقة هجينة.
يسمح أحدث تطوير باستخدام محطة طاقة كهربائية في أي مركبة ذات أربع عجلات تقريبًا. هذا التعديل عبارة عن بطارية مرنة. إنها قادرة على إطلاق الكهرباء بكفاءة وتأخذ العديد من الأشكال. بفضل هذا ، يمكن تركيب مصدر الطاقة في أقسام مختلفة من السيارة.
يتم شحن البطارية من اللوحة ، الموجودة بشكل أساسي في الجزء العلوي من السيارة ، حيث أن السقف له هيكل مسطح ويسمح لك بوضع العناصر في زوايا قائمة لأشعة الشمس.
ما هي المركبات الشمسية
تقوم كل شركة تقريبًا بتطوير مركبات تعمل بالطاقة الشمسية بكفاءة. فيما يلي بعض مشاريع السيارات النموذجية التي أكملناها بالفعل:
- السيارة الكهربائية الفرنسية مع هذا النوع من مصادر الطاقة هي Venturi Eclectic. تم تطوير المفهوم في عام 2006. السيارة مزودة بمحطة كهرباء بسعة 22 حصان. تبلغ سرعة النقل القصوى 50 كم / ساعة ، حيث يبلغ مدى الإبحار خمسين كيلومترًا. تستخدم الشركة المصنعة مولد الرياح كمصدر إضافي للطاقة.
- الإسطرلاب Eclectic هو تطوير آخر لنفس الشركة الفرنسية ، يعمل بالطاقة الشمسية. تكمن خصوصية السيارة في أنها ذات جسم مفتوح ، وتقع اللوحة حول محيط السائق والراكب. هذا يحافظ على مركز الجاذبية بالقرب من الأرض قدر الإمكان. هذا النموذج يتسارع إلى 120 كم / ساعة. البطارية نفسها ذات سعة كبيرة وتقع مباشرة تحت الألواح الشمسية. قوة التركيب 16 كيلو واط.
- سيارة شمسية هولندية لجميع أفراد الأسرة - ستيلا. تم تطوير النموذج من قبل مجموعة من الطلاب في عام 2013. حصلت السيارة على شكل مستقبلي ، والجسم مصنوع من الألومنيوم. المسافة القصوى التي يمكن أن تقطعها السيارة حوالي 600 كيلومتر.
- شهد عام 2015 ظهور نموذج تشغيلي آخر ، Immortus ، تم إنشاؤه بواسطة EVX Ventures من ملبورن ، أستراليا. تحتوي هذه السيارة الكهربائية ذات المقعدين على لوحة شمسية مناسبة تبلغ مساحتها 2286 سم مربع. في الطقس المشمس ، يمكن للمركبات السفر طوال اليوم دون إعادة الشحن بأي مسافة. لتوفير الطاقة للشبكة الداخلية ، يتم استخدام بطارية بسعة 10 كيلو واط / ساعة فقط. في يوم غائم ، يمكن للسيارة أن تقطع مسافة 399 كم ، وحتى في ذلك الوقت بسرعة قصوى تبلغ 59 كم / ساعة. تخطط الشركة لوضع النموذج في سلسلة ، ولكنها محدودة - فقط حوالي مائة نسخة. تبلغ تكلفة هذه السيارة حوالي 370 ألف دولار.
- سيارة أخرى تستخدم هذا النوع من الطاقة تظهر نتائج جيدة ، حتى كسيارة رياضية. تبلغ قوة Green GT من Solar World GT 400 حصان وسرعة قصوى تبلغ 275 كيلومترًا في الساعة.
- في عام 2011 ، جرت منافسة بين المركبات الشمسية. وفازت بها توكاي تشالنجر 2 ، وهي مركبة كهربائية يابانية تستخدم الطاقة الشمسية. تزن السيارة 140 كيلوجرامًا فقط وتتسارع إلى 160 كم / ساعة.
الوضع الحالي
في عام 2017 ، قدمت شركة Sono Motors الألمانية طراز Sion ، الذي دخل السلسلة بالفعل. تكلفتها من 29 دولار أمريكي. تلقت هذه السيارة الكهربائية الألواح الشمسية في جميع أنحاء سطح الجسم تقريبًا.
تتسارع السيارة إلى 100 كم / ساعة. في 9 ثوانٍ ، والحد الأقصى للسرعة 140 كيلومترًا في الساعة. تبلغ سعة البطارية 35 كيلو واط / ساعة ويبلغ احتياطي الطاقة 255 كيلومترًا. توفر اللوحة الشمسية إعادة شحن صغيرة (لمدة يوم في الشمس ، سيتم إعادة شحن البطارية فقط لتغطية حوالي 40 كم) ، ولكن لا يمكن قيادة السيارة بهذه الطاقة وحدها.
في عام 2019 ، أعلن المهندسون الهولنديون من جامعة أيندهوفن عن بدء جمع الطلبات المسبقة لإنتاج إصدار محدود من Lightyear. وفقًا للمهندسين ، جسد هذا النموذج معايير السيارة الكهربائية المثالية: نطاق كبير عند شحنة واحدة والقدرة على تجميع طاقة كافية لرحلة طويلة.
عمل بعض أعضاء الفريق في شركة Tesla وغيرها من شركات السيارات المعروفة التي تشارك بجدية في إنشاء سيارات كهربائية فعالة. بفضل هذه التجربة ، تمكن الفريق من إنشاء سيارة ذات احتياطي طاقة ضخم (اعتمادًا على سرعة النقل ، تتراوح هذه المعلمة من 400 إلى 800 كيلومتر).
كما وعدت الشركة المصنعة ، ستكون السيارة قادرة على السفر حوالي 20 ألف كيلومتر سنويًا باستخدام الطاقة الشمسية فقط. اهتمت هذه البيانات بالعديد من عشاق السيارات ، فبفضلها تمكنت الشركة من جذب استثمارات بنحو 15 مليون يورو وجمعت ما يقرب من مائة طلب مسبق في فترة زمنية قصيرة. صحيح أن تكلفة هذه السيارة 119 ألف يورو.
في نفس العام ، أعلنت شركة صناعة السيارات اليابانية عن تجارب على سيارة هجينة وطنية ، بريوس ، مزودة بخلايا شمسية. وفقًا لما وعد به ممثلو الشركة ، ستحتوي الماكينة على ألواح رقيقة جدًا تستخدم في الملاحة الفضائية. سيسمح هذا للجهاز بأن يكون مستقلاً عن القابس والمقبس قدر الإمكان.
حتى الآن ، من المعروف أنه يمكن إعادة شحن النموذج في الطقس المشمس لمسافة 56 كيلومترًا فقط. علاوة على ذلك ، يمكن للسيارة إما الوقوف في موقف السيارات أو القيادة على طول الطريق. وفقًا للمهندس الرائد في القسم ، ساتوشي شيزوكي ، لن يتم إطلاق النموذج في السلسلة قريبًا ، لأن العقبة الرئيسية أمام ذلك هي عدم القدرة على توفير خلية شمسية عالية الأداء لسائق السيارات العادي.
إيجابيات وسلبيات السيارات الشمسية
لذا ، فإن السيارة الشمسية هي نفس السيارة الكهربائية ، إلا أنها تستخدم مصدرًا إضافيًا للطاقة - لوحة شمسية. مثل أي مركبة كهربائية ، يتمتع هذا النوع من المركبات بالمزايا التالية:
- لا انبعاثات ، ولكن فقط في حالة استخدام الكهرباء فقط ؛
- إذا تم استخدام محرك الاحتراق الداخلي كمولد فقط ، فسيكون لذلك تأثير إيجابي أيضًا على ملاءمة النقل البيئي. لا تتعرض وحدة الطاقة لأحمال زائدة ، مما يؤدي إلى حرق MTC بكفاءة ؛
- يمكن استخدام أي سعة بطارية. أهم شيء هو أن السيارة يمكن أن تأخذها بعيدا ؛
- يضمن عدم وجود وحدات ميكانيكية معقدة عمر خدمة أطول للسيارة ؛
- راحة عالية أثناء القيادة. أثناء التشغيل ، لا يصدر صوت من محطة الطاقة ولا يهتز أيضًا ؛
- ليست هناك حاجة للبحث عن الوقود المناسب للمحرك ؛
- تضمن التطورات الحديثة الاستخدام الفعال للطاقة التي يتم إطلاقها في أي وسيلة نقل ، ولكنها لا تستخدم في السيارات التقليدية.
لجميع عيوب السيارات الكهربائية ، فإن المركبات الشمسية لها العيوب التالية:
- الألواح الشمسية باهظة الثمن. يتطلب خيار الميزانية مساحة كبيرة من التعرض لأشعة الشمس ، ويتم استخدام تعديلات مضغوطة في المركبات الفضائية ، وهي باهظة الثمن لعشاق السيارات العاديين ؛
- السيارات الشمسية ليست قوية وسريعة مثل سيارات البنزين أو الديزل التقليدية. على الرغم من أن هذا يعد إضافة إلى سلامة مثل هذا النقل - سيكون هناك عدد أقل من الطيارين على الطرق الذين لا يأخذون حياة الآخرين على محمل الجد ؛
- لا يمكن صيانة هذه المركبات ، لأنه حتى محطات الخدمة الرسمية ليس لديها متخصصون يفهمون مثل هذه التركيبات.
هذه هي الأسباب الرئيسية وراء بقاء نسخ العمل في فئة المفاهيم. على ما يبدو ، ينتظر الجميع شخصًا سينفق عمداً مبالغ ضخمة من المال لإنجاز الأمور. حدث شيء مشابه عندما كان لدى العديد من الشركات نماذج عاملة من السيارات الكهربائية. ومع ذلك ، إلى أن تحملت شركة Elon Musk العبء بالكامل ، لم يرغب أحد في إنفاق أمواله ، لكنه قرر السير في المسار المهزوم بالفعل.
فيما يلي نظرة عامة سريعة على إحدى هذه المركبات ، تويوتا بريوس:
