Авто на сонячних батареях – міф чи реальність?

Автомобіль на сонячних батареях фото
Авто на сонячних батареях – міф чи реальність?

Технологічний прогрес і прагнення людини поліпшити стан навколишнього середовища неминуче повинні були привести до створення екологічно чистого транспорту. Першими в цьому ряду стали примітивні гібридні та електромобілі, за якими пішли машини, що працюють на сонячних батареях. Понад 50 років цей напрям в автомобілебудуванні практично не розвивалося, і ситуація кардинально змінилася тільки в 2010-х. Сталося це з двох причин – різкого здешевлення геліотехнологій і виходу на ринок акумуляторів, що забезпечують високу питому щільністю енергії.

Відмінні риси автомобілів на сонячних батареях

Принципових відмінностей від авто, що працюють на ДВЗ, вже у ранніх зразків перспективного транспорту з’явилося досить багато. Поставивши собі за питанням, як зробити автомобіль на сонячних батареях, австралійський механік і винахідник шведського походження Ханс Толлструп ще в далекому 1981 року зібрав прототип під назвою «Quiet Achiever» ( «Тихий рекордсмен»), застосувавши такі нововведення:

  • легкий кузов з надміцного пластику;
  • елементи трансмісії з мінімальним опором руху;
  • двигун безколекторного типу із застосуванням рідкоземельних сплавів;
  • розміщення силового агрегату на ведучих колесах і деякі інші.

Вирішити проблему великої ваги та малої ефективності панелей тих часів Ханс не міг. Проте, його автомобіль на сонячних батареях проїхав через всю Австралію – понад 3100 км – без технічних проблем із середньою швидкістю 21 км/год.

Дещо пізніше за цим же маршрутом стали проводитися щорічні ралі сонцемобілів, собівартість яких до кінця 1990-х впала в 5 разів, а швидкість зросла до 125-135 км/год.

З 2010-х авто нового типу вийшли на рівень дрібносерійного виробництва, поступово починаючи наздоганяти традиційні машини по найбільш важливим для замовників показниками – запасу ходу, швидкості і вартості.

Сучасні електромобілі на сонячних батареях

Найбільш відомими прототипами на сьогодні є наступні моделі:

  1. STELLA (Нідерланди, Ейндховенський університет). Авто сімейного типу з футуристичним дизайном. Запас ходу без підзарядки – 600 км. Корпус – авіаційний алюміній. Панелі розміщені на розширеному зігнутому даху.
  2. SOLAR WORLD GT (Швейцарія). Потужність електромотора – 400 к.с., максимальна швидкість – 277 км/ч.
  3. VENTURI (Франція, «Ecletic»), бюджетний прогулянковий варіант, виконаний в чорно-помаранчевому кольорі. Вартість – 10 500 євро, висота – 70 см. Автомобіль на сонячних батареях, на фото виглядає як суцільна плоский дах на рамі з колесами, має проріз посередині для двох відкритих, розташованих послідовно сидінь. Швидкість – 50 км/год, тривалість поїздки між зарядками – 50 км. Присутнє додаткове джерело живлення, заряджається навіть від звичайної розетки.
  4. ASTROLAB (Франція, «Ecletic»). Більш просунута модель тієї ж компанії. Швидкість – до 125 км/год, потужність батарей – 16 кВт.
  5. TOKAI Chellenger 1-4 (Японія). Лінійка моделей, що випускається з 2010 року, в якій кожна наступна машина потужніша і краща за попередню. Компанія відома перемогою на гонках сонцемобілів в 2011 р, де Chellenger 2 показав на той момент кращу швидкість 195 км/ч.

Що цікаво – купити автомобіль на сонячних батареях, особливо бюджетні варіанти, можна практично за ту ж ціну, що і звичайне авто.

Плюси та мінуси сонячних автомобілів

До безперечних плюсів інноваційного транспорту, крім екологічної безпеки та перспективи очистити в майбутньому вулиці міст від канцерогенних автомобільних викидів ДВС, слід віднести:

  • незначні витрати на експлуатацію (зарядка від сонячних батарей повністю безкоштовна);
  • компактність і футуристичний дизайн, яким володіє будь-який автомобіль майбутнього на сонячних батареях;
  • збільшений термін служби (довговічність більшості деталей майже на порядок перевершує аналогічну у традиційних машин);
  • практично нескінченний запас ходу при наявності достатньої ємності АКБ.

Серед недоліків:

  • виробництво малими серіями, через дорожнечу моделей з найбільш затребуваними характеристиками на рівні ДВЗ;
  • відсутність глобальної мережі СТО по ремонту та технічному обслуговуванню подібних машин;
  • недостатня ефективність використання в регіонах з низьким рівнем сонячної інсоляції.

Яке джерело енергії використовується в сонячних автомобілях?

Джерелом енергії для всіх авто даного типу є сонце. З цієї причини прогрес галузі безпосередньо залежить від подальших технологічних удосконалень сонячних панелей і пристроїв, призначених для тривалого зберігання накопиченої енергії. Для наочності можна привести динаміку поліпшень останніх років, що дає відповідь на питання, як зробити автомобіль на сонячних батареях швидшим, потужнішим і конкурентоздатнішим.

Сонячні панелі, ефективність/ціна:

  • 2000 р. – середній ККД 5%, вартість 1 кВт потужності – $ 180;
  • 2010 року – ККД 9%, 1 кВт потужності – $ 15;
  • 2020 р. (перспектива) – ККД 25%, 1 кВт – $ 0,5.

Акумулятори, питома ємність/к-ть, заряд/розрядів:

  • 2000 р. – 200 Вт*год/кг, 200 з/р, була потрібна повна розрядка через ефект пам’яті;
  • 2010 року – 250 Вт*год/кг, 400 з/р;
  • 2020 р. (очікується) – до 1 800 Вт*год/кг 1500 з/р, включаючи гнучкі полімерні АКБ.

Є всі підстави очікувати, що приблизно до середини 2020-х машини, що працюють на сонячних батареях, почнуть завойовувати ринок так само, як лише кілька років тому це відбулося зі звичайними електромобілями.

Ситуація на сьогоднішній день

Стан світового авторинку на жовтень 2019 року в цьому секторі такий:

  1. Не дивлячись на те, що повноцінні серійні сонцемобілі тільки починають свій шлях, три найбільші автомобільні концерни світу – «Тойота», «Фольксваген» і «Мерседес» – з наступного року планують масово оснащувати нові моделі машин premium-сегмента фотоелектричними панелями.
  2. Південнокорейські гіганти «Хундай» і «Кіа», в якості додаткової опції, вбудовують сонячні батареї в гібридні авто (ДВЗ + електродвигун) вже сьогодні.
  3. Новий масовий, недорогий серійний гібридний автомобіль на сонячних батареях «SION» в 2019 році починає випускати німецька компанія «Sono Motors», пропонуючи інноваційні авто всього по 16 000 євро. Постачання електромотора енергією забезпечують 330 гнучких сонячних осередків з полікарбонатним покриттям. АКБ, що гарантує запас ходу в темний час доби до 250 км, заряджається на 80% трохи більше, ніж за півгодини.

У преміальному сегменті автомобіль найближчого майбутнього на сонячних батареях «Lightyear One» (випуск першої партії планується в 2021-м) пропонує датська фірма, створена гонщиками і інженерами відомої команди Solar Team Eindhoven. Основні параметри авто орієнтовною ціною € 120 тис. за умови попереднього замовлення:

  • площа панелей – 5 кв.м .;
  • ККД – 26%;
  • максимальна швидкість – 225 км/год;
  • запас ходу від батареї при звичайній зарядці (8 годин) – 725 км;
  • запас ходу при швидкій 60-кіловатній зарядці (1 година) – 500-510 км;
  • кількість електродвигунів – 4 шт .;
  • розгін до 100 км/год – 10 сек.

Найбільш ефективні сонячні панелі

Якими панелями будуть комплектуватися перспективні автомобілі на сонячних батареях, фото яких з останніх міжнародних автосалонів в достатку публікуються в Інтернеті? Оскільки для розміщення фотоелектричних осередків бажана максимальна площа і різні кути нахилу, виробники покривають фотоелементами не тільки дах, але і, частково, капоти своїх машин.

Отже, для генерації випромінювання будуть потрібні легкі, тонкі і гнучкі панелі, що володіють широкими можливостями подальшого нарощування ККД. На даний момент одними з таких є тонкоплівкові панелі First Solar, які чудово працюють навіть при розсіяному випромінюванні і надлишкових кутах падіння променів. Ці переваги однаково важливі як для СЕС, так і для сучасних електромобілів на сонячних батареях. В Україні дану продукцію реалізує авторизований дилер американців Green Tech Trade. Зразки панелей і супутнього устаткування представлені на офіційному сайті компанії.