Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2015 » Сентябрь » 10 » Электромобили с солнечными элементами ч.3.
19:48
Электромобили с солнечными элементами ч.3.

     В отличие от автомобилей, водный транспорт намного позитивнее относится к солнечным элементам питания. Вспомним, что средний современный легковой автомобиль имеет удельную мощность в районе 50 л.с. на тонну веса, спортивные автомобили имеют до 100-120 л.с. на тонну веса (например, 250 л.с. при снаряженной массе в 2 тонны или до 370 л.с. при массе в три тонны). Самые тихоходные грузовики середины прошлого века и тяжелые САУ времен ВМВ имели порядка 10-12 л.с. на тонну веса, что давало сравнительно малую подвижность. Для водного транспорта все иначе. Средний океанский сухогруз водоизмещением в 5-8 тыс. тонн имеет удельную мощность всего в 2-4 л.с. на тонну, что дает вполне неплохую для корабля скорость в 18-22 узлов (порядка 38 км в час). Крупные атомные ледоколы или атомные авианосцы чаще всего имеют мощность в пределах 1-5 л.с. на тонну веса. Исходя из гидродинамического сопротивления и обтекаемости судна, чем больше размер и масса судна, тем меньшей удельной мощностью ему нужно обладать для достижения заданной скорости хода. Например, дюралевая лодка водоизмещением всего в 1,5 тонны требует не менее 15 л.с. мощности на тонну веса для разгона в водоизмещающем режиме до 35 км в час. Крупный атомный авианосец водоизмещением в 180 тыс. тонн при мощности всего 2 л.с. на тонну разгоняется до 30 км в час. Данная картина является одной из основных причин низкой себестоимости грузоперевозок по воде.
     Интересным является экземпляр катамарана TURANOR на солнечных батареях.
     
     При полном водоизмещении до 30 тонн, катамаран оснащен двумя гребными электродвигателями и имеет солидные панели солнечных батарей. Максимальная скорость, достигнутая в ясную погоду, составляет около 23 узлов (около 40 км/час) что очень неплохо для судна данного водоизмещения. Обратите внимание на высокое расположение панелей солнечных батарей, все сделано так, что бы брызги морской воды не попадали на солнечные элементы, а дождевая вода смывала всю пыль. Много груза на таких судах не перевезешь, кроме того, бортовая аккумуляторная батарея обеспечивает малый запас хода в ночное время (днем использование аккумуляторов для подпитки электродвигателей не предусматривается). Главное преимущество таких судов заключается в их автономности при малом водоизмещении (при водоизмещении более 2 тыс. тонн выгоднее и удобнее использовать атомные реакторы). Наиболее оптимальная тактическая ниша для данных судов – исследовательские и прогулочные суда водоизмещением 15-150 тонн. Стоимость данных кораблей в два-три раза превышает стоимость аналогичных судов с ДВС, но, разница в цене частично компенсируется экономией на топливе и смазочных материалах. Кроме того, автономность, комфорт и экологическая безопасность так же, вносят заметный вклад.
     Стоит упомянуть применение панелей солнечных батарей на легких и/или беспилотных летательных аппаратах. Ряд моделей способны подниматься на высоту до 12-14 км и развивать на данной высоте до 250-270 км/час. Обычно такие БПЛА оснащают 2-9 небольшими электродвигателями мощностью по 1-8 кВт. Одна из военных моделей БПЛА (ODYSSEUS, США) даже имеет специальный привод для разворота площади крыла к солнцу.
         
     Крыло в этом случае представляет собой шарнирную сборку из трех прямоугольных панелей. Высота полета данной модели достигает 20 км и его предполагается применять как дешевую альтернативу низколетящих военных спутников наблюдения.
     Современная панель элементов солнечных батарей представляет собой слоистую сборку из подложки, слоя полупроводника, металлических токоотводов, защитного слоя стекла и полимерных уплотнительно-герметизирующих вставок. Схема сечения элемента солнечной батареи представлена ниже.
               
     Уже несколько десятилетий во всем мире предпринимаются попытки модернизации солнечных батарей с целью снижения их стоимости при повышении долговечности и снижении массы. Снижение массы особенно актуально для солнечных элементов питания авиации и электромобилей. Долговечность и хороший КПД важнее для крупных судов и стационарных установок. Развитие солнечных элементов электропитания имеет несколько основных направлений: подбор новых материалов для изготовления слоя полупроводника, использование более тонкого слоя полупроводникового материала, модернизация технологии нанесения слоя полупроводника на слоя подложки и методов крепления токоотводов к слоям конструкции.
     Очень перспективным выглядит метод получения полупроводникового слоя из полимерного материала. Как известно, системы обобщенной пи-электронной плотности чередующихся двойных связей имеет сравнительно высокую энергию электронов, что делает данные материалы перспективным полупроводником. К недостаткам данного решения относят малую долговечность, ибо полимеры склонны к фотолитическому и термодеструктивному распаду при интенсивном облучении ультрафиолетом. Кроме того, в связи со спецификой использования, полимерный полупроводниковый слой солнечной батареи нельзя защитить антиоксидантами и антистарителями. Как следствие, полимерный полупроводниковый слой способен исправно функционировать всего 1-2 года при каждодневной интенсивной эксплуатации, что в 15-20 раз меньше, чем средний срок службы кремниевых элементов. В исследовательских лабораториях МГУ разработана краска на основе стереорегулярного полимерного полупроводника. Простое нанесение краски на поверхность с ее последующим высыханием уже формует на поверхности полупроводниковый слой. КПД такого элемента составляет всего 5-9%, но, стоимость на порядки ниже, чем у классических солнечных батарей. Подобной “краской” можно покрыть корпус катера или самолета, БПЛА или автомобиля, мощность получится небольшая (порядка 30-45 Вт с квадратного метра), но, достаточная для подпитки аккумуляторов различного назначения.
     Кратко познакомившись с особенностями и недостатками ДВС и электрического транспорта, нам осталось затронуть варианты комбинации этих дух решений – гибридные энергосиловые установки.

Категория: Топливо и энергетика | Просмотров: 815 | Добавил: Chemadm | Теги: энергетика, Транспорт, электромобили, солнечные батареи | Рейтинг: 5.0/4
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]