Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2015 » Сентябрь » 10 » Электромобили ч.2. Солнечные батареи.
19:44
Электромобили ч.2. Солнечные батареи.

     Электрический привод ТС является очень перспективным вариантом решения экологических проблем человечества, связанных с транспортными средствами. Использование заряжаемых от сети аккумуляторных батарей имеет свои недостатки (большая масса и стоимость аккумуляторов, длительная зарядка от сети и пр.) и не может в полной мере решить всех проблем использования электротранспорта, особенно, крупных ТС для местности с низкой плотностью населения. Одним из перспективных методов решения данных проблем является применение панелей солнечных батарей.
     Работа солнечных батарей предназначенных для непосредственной выработки электроэнергии основана на применении внутреннего фотоэффекта, когда фотон света поглощается электроном на орбиталях со средней энергией. Увеличение энергии электрона вызывает его переход на более высокие орбитали, так называемые, “электроны проводимости”. Вещества, в которых все или почти все электроны присутствуют на средних по энергии уровнях, носят название полупроводники. Если большая часть электронов находится на верхних энергетических уровнях, тогда это проводник, если на низких орбиталях, тогда изолятор. Наибольшее распространение в электротехнике получили германиевые и кремниевые полупроводники.
     Главной проблемой массового внедрения панелей солнечных батарей в энергетику и транспорт является их высокая стоимость. Для обеспечения работы солнечной батареи, толщина пластинки полупроводника должна быть минимальна, токопроводы припаяны непосредственно к подложке и пластинке полупроводника, а полупроводник закрыт тонким защитным слоем с низкой оптической плотностью (чаще всего это 0,5 – 1 мм кварцевое стекло, реже прозрачные пластики высокого качества толщиной 0,1-0,2 мм). Сложности появляются уже при получении вещества полупровдника, так как, оно должно обладать высочайшей степенью очистки, кремний используют с чистотой до 9-11 девяток, то есть, в одной тонне кремния допускается не более тысячной доли грамма примесей. Вторая проблема возникает при формовании пластинок, их толщина находится в пределах 0,1-0,5 мм в зависимости от размеров, долговечности и заданной прочности батарей. Пластины получают нарезкой слитка кремния при помощи тонкой стальной нити, которую смачивают эмульсией из воды, масла и тонкого порошка абразива.
     Крепление пластинки полупроводника к подложке и монтаж токоотводов осуществляется на автоматической конвейерной линии, в которой поддерживается разряжение и низкая влажность, прибор стремятся герметизировать, дабы повысить его долговечность.
     Упомянутая выше технология применяется уже более 70 лет и хорошо зарекомендовала себя, главным ее недостатком является высокая стоимость. Лучшие панели солнечных батарей позволяют превращать в электроэнергию до 22-24% всей падающей на солнечный элемент энергии (в виде фотонов). Средняя величина, обычно используемая в расчетах, составляет порядка 18-19%. В ясный солнечный день чистые панели солнечной батареи обеспечивают 140-160 Вт с квадратного метра. Это значит, что для обеспечения небольшого автомобиля с двигателем всего в 1 л.с., требуется примерно 3-4 квадратных метра панелей солнечных батарей. Для сравнения, площадь ровной, окрашенной поверхности автомобиля ВАЗ-2108 составляет примерно 9-10 квадратных метров, на данной поверхности можно располагать солнечные элементы. Несложно подсчитать, что даже чистые солнечные батареи высокого качества в солнечный день смогут обеспечить лишь 3-3,5 л.с. Если применять современные материалы и технологии, снизить массу несущих элементов конструкции, тогда сухая масса такого авто составит всего лишь около 200 кг, при грузоподъемности до 200-230 кг. В результате имеем около 9 л.с./т, что немного ниже удельной мощности грузовика ГАЗ-АА (знаменитая “полуторка” времен ВМВ, двигатель 50 л.с., сухая масса около 2,8 тонн при загрузке до 1,5 тонн груза) при полном кузове груза. Данное ТС развивало по шоссе до 40-60 км/час (в зависимости от массы груза) и более менее приемлемо передвигалось по проселочной дороге с приличным грузом.
     Одним из путей решения проблемы мощности двигателя, является установка на ТС небольшого аккумулятора, который заряжается когда ТС не двигается и разряжается во время езды, подпитывая электродвигатель вкупе с солнечными элементами. Такое решение позволяет повысить мощность двигателя в два-три раза (до 8-11 л.с. на тонну веса), что вполне достаточно для перемещения по городу. При этом страдает запас хода, так как, зарядка аккумулятора занимает несколько часов, а разряжается он за 10-30 минут (хватает на 3-7 км по городу или до 12 км по шоссе).
     Резюмируя сказанное, можно сделать вывод, что электромобиль с панелями солнечных батарей имеет очень ограниченные перспективы. Главные недостатки связаны с изрядной стоимостью и малым запасом хода на аккумуляторе. В ближайшем будущем перспективно внедрение легковых авто (для перевозки 1-4 человек) в которых батарея аккумуляторов заряжается от сети, а подзаряжается во время езды и на стоянке от панелей солнечных батарей (установленных преимущественно подальше от колес и дорожной пыли). С переходом к крупным промышленно-бытовым комплексам, придется отказаться от автомобилей с солнечными элементами, за исключением системы подзарядки вспомогательных аккумуляторов автомобиля (каждый владелец автомобиля знает, что такое проблемы с запуском двигателя при частично или полностью разряженном аккумуляторе).
     Примером использования солнечных элементов для питания небольшого ТС может служить детище компании SunRed под названием Solar Bikе. Это небольшой мотороллер с электродвигателем мощностью около 0,6 кВт. Для зарядки литий-ионного аккумулятора массой 8 кг служат 2,3 квадратных метра панелей солнечных батарей, расположенных на поверхности “кузова” мотороллера. Вся конструкция внешне напоминает раковину улитки и имеет неплохую аэродинамику. Средняя скорость езды достигает 45 км/час при запасе хода на аккумуляторе до 20 км (даже ночью). В дневное время запас хода заметно увеличивается за счет притока энергии от солнечных элементов. На открытом месте аккумулятор заряжается в солнечный день за 4-6 часов, можно заряжать от сети. Solar Bike вполне приемлем для индивидуальных поездок по городу.
     В следующий раз мы закончим знакомство с электрическим транспортом использующим энергию солнца.

Категория: Топливо и энергетика | Просмотров: 775 | Добавил: Chemadm | Теги: электромобиль, экология транспорта, солнечные элементы | Рейтинг: 4.8/4
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]