1. Принцип дії
2. Автомобіль на сонячних батареях як винахід ХХ століття
3. Популярні моделі
4. Середні ціни
5. Плюси і мінуси
6. Як зробити своїми руками
7. Гонки на солнцемобилях
8. Чи є майбутнє у таких автомобілів?

Розвиток технологій і боротьба за екологічну безпеку нашої планети, стали каталізаторами процесу створення автомобіля, що працює на сонячних батареях.

Принцип дії

Зміст статті

Принцип роботи автомобіля на сонячних батареях заснований на перетворенні сонячної енергії в електричну, яка є джерелом живлення електричного двигуна, що встановлюється на автомобілі.

Принцип перетворення енергії сонця в електричну енергію заснований на «pn провідності», створюваної в елементах сонячної батареї, що виготовляється з двох шарів кремнію, з додаванням різних речовин.

Процес утворення електричного струму наведено на нижче наведеній схемі:

1. У верхній шар, при його виготовленні, додається фосфор, це «n» шар, а в нижній - бор, це «р» шар. На кордоні шарів утворюється «р-n перехід», який визначає «р-n провідність» фотоелемента, з певної кількості яких, складається сонячна батарея.
2. Під впливом сонячних променів, в верхньому шарі, утворюється додаткова кількість негативно заряджених електронів, а в нижньому - позитивно заряджених ( «дірок»). Наявність додаткової кількості різно заряджених частинок створює електричне поле між шарами, утворюється різниця потенціалів. В цьому випадку, при наявності навантаження між електродами, приєднаними до верхньому і нижньому шарах, в ланцюзі протікає електричний струм, при цьому негативно заряджені частинки рухаються вгору, а позитивно заряджені - вниз.

Якщо в якості навантаження підключити електричний двигун, з установкою додаткових електронних пристроїв, що забезпечують нормальний режим роботи в різних режимах експлуатації і певної кількості акумуляторів, що відповідають за запас електричної потужності, то подібна схема, може служити приводом для механічної передачі, в тому числі і для пересування автомобіля.

Автомобіль на сонячних батареях як винахід ХХ століття

Історія створення автомобілів, що працюють на сонячних батареях, почала свій початок в середині ХХ століття в США, проте в зв'язку з тим, що технології того часу не дозволяли виготовити потужну сонячну батарею не великих розмірів, і випускаються акумулятори були енергоємними, то і розвиток цієї галузі автомобілебудування було призупинено. Лише в 90-і роки, до цієї теми повернулися і роботи продовжилися.

Збільшення ККД сонячних батарей дозволило збільшити кількість вироблюваного ними електрики, а енергоємні акумулятори нового покоління, дозволили створювати необхідний запас енергії, при переміщенні на далекі відстані.

Застосування нових матеріалів, при виготовленні кузова, нових систем трансмісії і типів електродвигунів, також відбилися на розвитку даного типу автомобілів. Зараз елементи кузова виготовляються з міцного і легкого пластика, в трансмісії використовуються деталі з найменшим рівнем опору коченню, а в якості двигунів застосовують пристрої бесколлекторного типу використовують в своїй конструкції полюса з рідкоземельних магнітних матеріалів.

Ще одним з винаходів, яке стало використовуватися на сонці автомобілях, стали мотор-колеса. У цьому випадку електричний двигун розташований на кожному з ведучих коліс автомобіля, що дозволяє збільшити загальний ККД передавального механізму.

На збільшення потужності встановлюється на автомобіль сонячної батареї, вплинуло і те, що подібні пристрої тепер можна випускати гнучкими, отже, розміщувати на всіх елементах кузова, що збільшує площу яка поглинає сонячну енергію.

Популярні моделі

Виробництвом моделей автомобілів, що використовують як джерело енергії сонячну батарею, займаються всі провідні автомобільні бренди. Найбільш відомі з них, це:

• Модель «Ecletic», розробки фахівців компанії Venturi (Франція), оснащена силовою установкою, потужністю 22,0 л / с, запасом ходу в 50,0 км і може розвивати швидкість 50,0 км / год.
  В якості резервного джерела живлення, на автомобіль встановлено вітрової генератор, а також передбачена можливість підзарядки від електричної мережі.
• Модель «Astrolab», також є розробкою французьких інженерів і дизайнерів компанії Venturi.
  Це серійна модель, потужністю 16,0 кВт і запасом ходу - 110,0 км. Максимальна швидкість, даної моделі - 120,0 км / год. Корпус виготовлений з міцного пластику, маса автомобіля - до 300,0 кг.
• Голландські інженери і дизайнери з Технологічного університету (м Ейндховен), розробили і створили модель «Stella», що є по суті, сімейним автомобілем.
  Корпус виготовлений з вуглецю і алюмінію, автомобіль оснащений сенсорним екраном і потужною сонячною батарей, що виробляє кількість електричної енергії, що перевищує необхідну, для забезпечення зарядки енергоємних акумуляторів. Запас ходу складає 600,0 км.
• Інженери швейцарської компанії Green GT, розробили модель «Solar World GT», потужністю до 400,0 л / сил.
  Максимальна швидкість даної моделі - до 275,0 км / год, а час розгону до 100,0 км / год, становить 4,0 секунди.
• У Росії, фахівці Санкт-Петербурзького політехнічного університету, успішно займаються розробкою вітчизняного сонячного автомобіля.
  Кузов виконаний з композитних матеріалів у формі катамарана, загальна вага автомобіля менш 200,0 кг. Очікується, що швидкість автомобіля буде досягати 150,0 км / год.
• Японський кар «Tokai Challenger 2», переміг у гонках в 2011 році, щорічно проводяться в Австралії.
  На моделі встановлені сонячні панелі розробки компанії Panasonic. Корпус виконаний з вуглецевого пластику, його вага становить 140,0 кг. Максимальна швидкість - 160,0 км / год.

Середні ціни

У зв'язку з тим, що автомобілі, що працюють на сонячних батареях, є штучним товаром і не поставлені на потокове виробництво, то і їх вартість, досить висока.

Виробники не люблять давати інформацію про свої розробки, тому на вище наведені моделі немає інформації про їх ціною і собівартістю.

Проте, вартість моделей, вже запущених в серію, відома, так відповідно до даних компаній Venturi (Франція), вартість моделі «Astrolab» становить 92000,00 євро.

Плюси і мінуси

Автомобілі, що працюють на сонячних батареях, мають цілу низку переваг, перед традиційними двигунами внутрішнього згоряння, це:

1. Відсутність шкідливих викидів обумовлює екологічну безпеку подібного транспорту.
2. Необмежений запас джерела енергії, яким є сонце.
3. Немає необхідності в будівництві заправних станцій і станцій підзарядки, як у випадку з електромобілями.
4. Тривалі терміни експлуатації.
5. Безкоштовність енергії, що забезпечує роботу автомобіля.

Недоліки, що не дивно, співзвучні переваг даного типу автомашин, і це не дозволяє даними апаратів більш широко увійти в повсякденне життя, це:

1. Застосування нових технологій і виготовлення в штучному виробництві, збільшує вартість подібних механізмів.
2. Запас ходу і швидкість руху нижче, ніж у автомобілів з двигунами внутрішнього згоряння.
3. Відсутність ремонтних мереж і служб автосервісу, що працює в даному сегменті автотранспорту, ускладнюють процес його експлуатації.

Як зробити своїми руками

Вміючи працювати з ручним інструментом, маючи знання в електротехніці і механіці, а також маючи бажання і вільний час, можна виготовити своїми руками, досить складний механічний транспортний засіб, яким є сонячний автомобіль.

Почати необхідно з того, що потрібно зрозуміти, як влаштований подібний автомобіль, і як здійснюється його робота. Робота подібних пристроїв, відображена на нижче наведеній схемі.

Енергія сонця поглинається і перетвориться в електричну енергію в сонячному колекторі (батареї), який встановлюється на корпусі транспортного засобу (автомобіля), і накопичується в акумуляторі.

За допомогою установки електронного блоку управління, здійснюється контроль за витратою накопиченої електричної енергії і зарядом акумулятора, а також струмом споживання електричного двигуна, що перетворює електричну енергію в його обертальний рух, яке в свою чергу, за допомогою механічної передачі, передається на колеса транспортного засобу.

Як видно з наведеної схеми, основні електричні елементи і механічну частину конструируемого автомобіля, найкраще використовувати заводського виробництва. Корпус ж, може бути різним, головна умова для нього, це міцність конструкції і мала вага.

Габаритні розміри корпусу створюваного автомобіля залежать від розміру механічних вузлів, а також розміру сонячної батареї, яку планується розмістити зовні.

Потужність сонячної панелі повинна відповідати технічним характеристикам електронного блоку і акумуляторів, що встановлюються на моделі, а вони, в свою чергу, повинні бути ув'язані з характеристиками електричного двигуна.

Гонки на солнцемобилях

Поява різних моделей сонячних автомобілів, що випускаються великими автовиробниками і вироблені індивідуальними винахідниками, призвело до того, що з'явився новий вид спорту - брейнспорт або гонки на солнцемобилях.

Дані змагання проводяться в різних країнах, але найбільш відомі проходять в Австралії між містами Дарвін і Аделаїда. Протяжність ділянки 3000,0 км.

Участь в подібних змаганнях дозволяє автомобільним компаніям тестувати свої нові технічні розробки в екстремальних умовах, що в свою чергу служить розвитком сонячного автомобілі будови.

Чи є майбутнє у таких автомобілів?

В даний час, транспортні засоби, які використовують в якості енергії сонячні промені, не набули широкого поширення в нашому житті. Це обумовлено високою вартістю їх виробництва, низьким ККД сонячних панелей, а також необхідністю установки енергоємних акумуляторів, які є накопичувачами електричної енергії.

Проте, поява нових технологій у виробництві матеріалів, виробництво гнучких сонячних панелей і акумуляторів, що володіють значною ємністю, при цьому мають невеликі геометричні розміри, дозволило створювати нові моделі подібних транспортних засобів.

Одним з важливих чинників, які свідчать про те, що майбутнє у сонячних автомобілів є, і воно призведе до збільшення таких моделей, є те, що енергія сонця, це поновлюваний і невичерпне джерело енергії, при використанні якого немає шкідливих викидів в атмосферу, роблять негативний вплив на навколишнє середовище.