Машины на солнечных батареях – тупиковая ветвь или будущее автомобилестроения?

Развитие технологий и борьба за экологическую безопасность нашей планеты, стали катализаторами процесса создания автомобиля на солнечных батареях.

Принцип действия

Принцип работы автомобиля на солнечных батареях основан на преобразовании солнечной энергии в электрическую, которая является источником питания электрического двигателя на солнечных батареях, устанавливаемого на автомобиле.

Принцип преобразования энергии солнца в электрическую энергию основан на «p-n проводимости», создаваемой в элементах солнечной батареи, изготавливаемой из двух слоев кремния, с добавлением различных веществ.

Процесс образования электрического тока приведен на ниже приведенной схеме: 

Принцип действия

  1. В верхний слой, при его изготовлении, добавляется фосфор, это «n» слой, а в нижний – бор, это «р» слой. На границе слоев образуется «р-n переход», который определяет «р-n проводимость» фотоэлемента, из определенного количества которых, состоит солнечная батарея.
  2. Под воздействием солнечных лучей, в верхнем слое, образуется дополнительное количество отрицательно заряженных электронов, а в нижнем – положительно заряженных («дырок»). Наличие дополнительного количества разно заряженных частиц создает электрическое поле между слоями, образуется разность потенциалов. В этом случае, при наличии нагрузки между электродами, присоединенными к верхнему и нижнему слоям, в цепи протекает электрический ток, при этом отрицательно заряженные частицы движутся вверх, а положительно заряженные – вниз.

Если в качестве нагрузки подключить электрический двигатель, с установкой дополнительных электронных устройств, обеспечивающих нормальный режим работы в различных режимах эксплуатации и определенного количества аккумуляторов, отвечающих за запас электрической мощности, то подобная схема, может служить приводом для механической передачи, в том числе и для передвижения автомобиля.

Игрушки с фотоэлементами — обзор самых интересных

Подарив ребёнку такую игрушку, вы не только порадуете его необычным приобретением, но и сможете увлечь наукой и технологиями. Это отличная возможность рассказать малышам о некоторых физических процессах и познакомить с устройством электрических цепей.

Ссылки на товары пока не даём, потому что Яндекс Маркет отказывается с нами работать. Надеемся, они одумаются.

Конструкторы

Это один из самых интересных вариантов, которому уступают обычные конструкторы. Ребёнок не только соберёт рабочий прибор, но и сможет наблюдать его работу от встроенных солнечных элементов.

Вот отличный пример такого конструктора — «Радиодом» от фирмы ЭВРИКИ. Подходит для детей от 8 лет. Может искать радиостанции, а самое главное — работает без батареек, нужно просто поставить прибор на солнце.

Радиодом

Цена конструктора — 1 300-2 000 руб.

Есть ещё интересный вариант для ребят помладше — конструктор «Автомобилист» от компании BRADEX. Подходит для детей от 6 лет. Модель очень проста в сборке и помогает развивать мелкую моторику рук.

Работает всё так:

  1. Домик выступает зарядной станцией для автомобиля.
  2. Машинку нужно подключить к домику, поставить на солнце или под галогеновую лампу.
  3. Примерно через 3 минуты зарядка закончится, и ещё 3 минуты автомобиль сможет ездить.
Конструктор Автомобилист

Цена — 300-500 руб.

А вот один из самых экологичных детских конструкторов — «Мельница» немецкого производителя TEIFOC. Каждый кирпичик изготовлен из выпеченной терракотовой глины, скрепляется всё раствором из речного песка и кукурузного экстракта — всё экологично и безопасно для ребёнка.

Конструктор Мельница

Солнечная батарея приводит в движение колесо мельницы. Самое интересное, что модель можно разобрать, просто опустив в воду, которая растворит раствор.

Ваш малыш сможет почувствовать себя настоящим строителем.

Цена — 7 800 руб.

Роботы

Ассортимент сборных роботов сегодня просто огромен. Начнём с модели SL-04271 от ЭВРИКИ, которая интересна тем, что из одного набора деталей можно собрать 11 разных роботов. Все они будут приходить в движение от солнечной батареи.

Робот от ЭВРИКИ

Цена — 1 400 руб.

Ещё один крутой робот есть у компании OCIE. Работает по такому же принципу — начинает двигаться под солнечными лучами. Эта модель может трансформироваться в 12 других роботов. Все детали изготовлены из низкоуглеродного сырья.

Робот OCIE 12 в 1

Цена — 800 руб.

Бренд 4M предлагает антропоморфного движущегося робота для детей от 8 лет. Его фишка — это возможность дорабатывать модель самостоятельно из подручных средств. Например, можно превратить робота в динозавра, закрепив картонные голову и хвост, или установить на руки пластиковые вилки, чтобы он превратился в монстра.

Солнечный робот

Цена — 900 руб.

Машинки

Самый простой вариант — это китайская машинка, которую можно собрать буквально из нескольких деталей. Её преимущество в том, что ребёнок сможет наглядно увидеть схему работы автомобиля.

Машинка на солнечных батареях

Цена — 200 руб.

Фирма ЭВРИКИ предлагает автомобиль с 3 способами сборки. Эта модель работает не только от солнечной панели, но и от обычных батареек, поэтому можно ребёнок сможет играть не только на солнце.

Квадромобиль от ЭВРИКИ

Цена — 1 400 руб.

А вот самый экологичный вариант транспортных средств, детали которых изготовлены из дерева. Компания Robotime предлагает сборные модели марсоходов со встроенной солнечной панелью, которая позволяет им приходить в движение.

Такая игрушка станет отличным подарком и для взрослого.

Robotime

Цена — 1 800 руб/шт.

Ещё интересные игрушки на солнечных батареях

Нам понравился набор, который позволяет собрать подвижную модель солнечной системы. Планеты вращаются благодаря солнечной энергии.

Набор Солнечная система

Цена — 1 100 руб.

Китайцы выпустили целую серию игрушек, имитирующих насекомых. Все модели полноразмерные и передвигаются за счёт энергии от небольшого фотоэлемента.

  • Паук
  • Муравей
  • Кузнечик
  • Божья коровка
  • Бабочка
  • Таракан

Автомобиль на солнечных батареях как изобретение ХХ века

История создания автомобилей, работающих на солнечных батареях, начала свое начало в середине ХХ века в США, однако в связи с тем, что технологии того времени не позволяли изготовить мощную солнечную батарею не больших размеров, и выпускаемые аккумуляторы не были энергоемкими, то и развитие этой отрасли автомобилестроения было приостановлено. Лишь в 90-е годы, к этой теме вернулись и работы продолжились.

Увеличение КПД солнечных батарей позволило увеличить количество вырабатываемого ими электричества, а энергоемкие аккумуляторы нового поколения, позволили создавать необходимый запас энергии, при перемещении на дальние расстояния.

Автомобиль на солнечных батареях

Применение новых материалов, при изготовлении кузова, новых систем трансмиссии и типов электродвигателей, также отразились на развитии данного типа автомобилей. Сейчас элементы кузова изготавливаются из прочного и легкого пластика, в трансмиссии используются детали с наименьшим уровнем сопротивления качению, а в качестве двигателей применяют устройства бесколлекторного типа использующие в своей конструкции полюса из редкоземельных магнитных материалов.

Еще одним из изобретений, которое стало использоваться на солнце автомобилях, стали мотор-колеса. В этом случае электрический двигатель расположен на каждом из ведущих колес автомобиля, что позволяет увеличить общий КПД передаточного механизма.

На увеличение мощности устанавливаемой на автомобиль солнечной батареи, повлияло и то, что подобные устройства теперь можно выпускать гибкими, следовательно, размещать на всех элементах кузова, что увеличивает площадь поглощающую солнечную энергию.

Солнечные светильники

Теперь не совсем об игрушках, а об устройствах, которые тоже могут заинтересовать детей. Например, один из светильников работающих на солнечной энергии. Обычно ими обустраивают сад, но ребёнок точно найдёт ещё не одно применение такому необычному гаджету в его коллекции.

Солнечный светильникПример светильника

Принцип работы прост:

  1. За день светильник, находясь на солнце, накапливает энергию в аккумуляторе.
  2. Ночью включаются светодиоды, которые могут проработать до утра.

Как сделать светильник на солнечных панелях своими руками

Популярные модели

Производством моделей автомобилей, использующих в качестве источника энергии солнечную батарею, занимаются все ведущие автомобильные бренды. Наиболее известные из них, это:

  • Модель «Ecletic», разработки специалистов компании Venturi (Франция), оснащена силовой установкой, мощностью 22,0 л/с, запасом хода в 50,0 км и может развивать скорость 50,0 км/час.

Модель «Ecletic»
В качестве резервного источника питания, на автомобиль установлен ветровой генератор, а также предусмотрена возможность подзарядки от электрической сети.

  • Модель «Astrolab», также является разработкой французских инженеров и дизайнеров компании Venturi.

Модель «Astrolab»
Это серийная модель, мощностью 16,0 кВт и запасом хода – 110,0 км. Максимальная скорость, данной модели – 120,0 км/час. Корпус изготовлен из прочного пластика, масса автомобиля – до 300,0 кг.

  • Голландские инженеры и дизайнеры из Технологического университета (г. Эйндховен), разработали и создали модель «Stella», являющуюся по сути, семейным автомобилем.

модель «Stella»
Корпус изготовлен из углерода и алюминия, автомобиль оснащен сенсорным экраном и мощной солнечной батарей, вырабатывающей количество электрической энергии, превышающее требуемое, для обеспечения зарядки энергоемких аккумуляторов. Запас хода составляет 600,0 км.

  • Инженеры швейцарской компании Green GT, разработали модель «Solar World GT», мощностью до 400,0 л/сил.

модель «Solar World GT»
Максимальная скорость данной модели – до 275,0 км/час, а время разгона до 100,0 км/час, составляет 4,0 секунды.

  • В России, специалисты Санкт-Петербургского политехнического университета, успешно занимаются разработкой отечественного солнечного автомобиля.

отечественный
Кузов выполнен из композитных материалов в форме катамарана, общий вес автомобиля менее 200,0 кг. Ожидается, что скорость автомобиля будет достигать 150,0 км/час.

  • Японский кар «Tokai Challenger 2», победил в гонках в 2011 году, ежегодно проводимых в Австралии.

кар «Tokai Challenger 2»
На модели установлены солнечные панели разработки компании Panasonic. Корпус выполнен из углеродистого пластика, его вес составляет 140,0 кг. Максимальная скорость – 160,0 км/час.

Почему солнечная энергия лучше электрической

Почему солнечная энергия лучше электрической

Частные автомобили создают до 73 процентов выбросов в окружающую среду. Продвижение электромобилей в массы уменьшит загрязнение, но не устранит его. Электростанции, энергетические линии, зарядные коммуникации – всё это наносит вред природе, скрывшись от глаз обычных пользователей. Транспортное средство, полностью работающее на солнечной энергии, будет гарантированно чистым, не источая, как и электромобили, опасных выхлопных газов.

Хотя реальность доступного массового солнцемобиля остается мечтой, солнечная энергия может помочь и другими способами. Например, когда автомобили не оснащены солнечными панелями, но питаются от электричества, вырабатываемого внешними батареями, расположенными на крыше дома, гаража и т.д.

Существует также возможность (уже проверенная на различных коммерческих моделях) размещения солнечных панелей на крышах машин в качестве дополнительного источника энергии, который предназначен не для фактического перемещения автомобиля, а для других целей – например, питания кондиционера.

Средние цены

В связи с тем, что автомобили, работающие на солнечных батареях, являются штучным товаром и не поставлены на поточное производство, то и их стоимость, достаточно высока.

Производители не любят давать информацию о своих разработках, поэтому на выше приведенные модели нет информации о их цене и себестоимости.

Тем не менее, стоимость моделей, уже запущенных в серию, известна, так в соответствии с данными компаний Venturi (Франция), стоимость модели «Astrolab» составляет 92000,00 евро.

Плюсы и минусы

Автомобили, работающие на солнечных батареях, обладают целым рядом преимуществ, перед традиционными двигателями внутреннего сгорания, это:

  1. Отсутствие вредных выбросов обуславливает экологическую безопасность подобного транспорта.
  2. Неограниченный запас источника энергии, которым является солнце.
  3. Нет необходимости в строительстве заправочных станций и станций подзарядки, как в случае с электромобилями.
  4. Продолжительные сроки эксплуатации.
  5. Бесплатность энергии, обеспечивающей работу автомобиля.

Автомобиль на солнечных батареях

Недостатки, как не странно, созвучны достоинствам данного типа автомашин, и это не позволяет данным аппаратам более широко войти в повседневную жизнь, это:

  1. Применение новых технологий и изготовление в штучном производстве, увеличивает стоимость подобных механизмов.
  2. Запас хода и скорость движения ниже, чем у автомобилей с двигателями внутреннего сгорания.
  3. Отсутствие ремонтных сетей и служб автосервиса, работающего в данном сегменте автотранспорта, усложняют процесс его эксплуатации.

Есть ли шанс у «солнцемобилей»

Есть ли шанс у «солнцемобилей»

Насколько работоспособными будут такие машины, трудно сказать до тех пор, пока они не испытаны жизнью. Наука редко прямо говорит «нет», но в данном случае призывает к осторожности. По оценкам экспертов, даже самых энергоэффективных солнечных панелей будет недостаточно для автомобиля с дальностью хода, сопоставимой с современными электромобилями – если не ждать несколько дней, пока машина зарядится естественным путем. Это связано с данными о том, сколько энергии могут собирать солнечные панели.

На каждый квадратный метр Земли в течение дня приходится примерно 1 киловатт солнечной энергии (фактическое количество варьируется от места к месту – от 0,2 кВт в Норвегии до 2 кВт – в Саудовской Аравии). Это означает, что гипотетически даже сверхэффективная солнечная панель, захватывающая 100 процентов солнечной энергии, может собирать только 1 киловатт-час на квадратный метр за каждый час солнечного света.

Tesla Model 3 проезжает чуть меньше 7 км на каждый киловатт-час. Предполагая, что наша солнечная машина имеет такую же энергоэффективность, с четырьмя квадратными метрами невероятно продуктивных солнечных панелей (количество, которое Sono Motors планирует разместить на Sono) ей потребуется свыше 6 часов непрерывной зарядки, чтобы проехать 160 км. Вернувшись к реальной эффективности (менее 25%), мы поймем, что для получения столь большого объема энергии машине понадобится 26 часов нахождения на солнце.

В этом могут помочь тонкопленочные элементы с использованием перовскитов. Перовскиты – это кристаллы, названные в честь русского знатока минералов Льва Перовского. Они не требуют больших затрат на добычу, а панели на их основе обладают рядом важных преимуществ по сравнению с обычными фотоэлектрическими аналогами на базе кремния. Они могут быть тоньше обычного листа бумаги, поглощают свет с более широким диапазоном длины волн, производя больше электроэнергии при той же интенсивности солнечного излучения, и лучше работают в тени и в пасмурные дни.

Но есть и другие негативные факторы. К примеру, эффективность солнечных панелей снижается, если они не выровнены идеально к солнцу. А что делать в регионах с постоянной облачностью, частыми дождями и снегом? Также есть грязь, пыль, повреждения от камней на шоссе, существенно уменьшающие количество собираемой энергии.

Как сделать своими руками

Умея работать с ручным инструментом, имея знания в электротехнике и механике, а также имея желание и свободное время, можно изготовить своими руками, достаточно сложное механическое транспортное средство, каким является солнечный автомобиль.

Начать необходимо с того, что нужно понять, как устроен подобный автомобиль, и как осуществляется его работа. Работа подобных устройств, отражена на ниже приведенной схеме.

своими руками

Энергия солнца поглощается и преобразуется в электрическую энергию в солнечном коллекторе (батарее), который устанавливается на корпусе транспортного средства (автомобиля), и накапливается в аккумуляторе.

Посредством установки электронного блока управления, осуществляется контроль за расходом накопленной электрической энергии и зарядом аккумулятора, а также током потребления электрического двигателя, преобразующим электрическую энергию в его вращательное движение, которое в свою очередь, посредством механической передачи, передается на колеса транспортного средства.

Как видно из приведенной схемы, основные электрические элементы и механическую часть конструируемого автомобиля, лучше всего использовать заводского производства. Корпус же, может быть различным, главное условие для него, это прочность конструкции и малый вес.

Габаритные размеры корпуса создаваемого автомобиля зависят от размера механических узлов, а также размера солнечной батареи, которую планируется разместить снаружи.

Мощность солнечной панели должна соответствовать техническим характеристикам электронного блока и аккумуляторов, устанавливаемых на модели, а они, в свою очередь, должны быть увязаны с характеристиками электрического двигателя.

Недорогая технология, которую можно использовать уже сейчас

Многие водители уже проверили на собственном опыте, что такое нагретый до температуры печки салон авто в знойный летний день. Не во всех автомобилях есть кондиционер, а порой, просто не охота его использовать. В этом случае, нам могут помочь автомобильные вентиляторы работающие на солнечных батареях. При этом, солнечная энергия способна нам послужить в качестве отличного помощника. На территории СНГ с недавнего времени, начали активно продаваться подобные солнечные вентиляторы. В среднем, стоимость новинки не превышает 20 долларов, что делает её крайне привлекательной.

Хотите экономить на электроэнергии? Тогда узнайте, как работают ветряные мельницы и где выгодно их устанавливать

Принцип действия устройства крайне прост. Закрепив вентилятор на одном из окон в автомобиле, вы сможете сразу ощутить результат. Солнечные лучи, попадая на обратную сторону прибора, усваивается фотоэлементами, наполняет батарею и затем преобразовывается в электрический ток, питающий мотор вентилятора. Благодаря этому, из салона автомобиля выводится весь горячий воздух через оконную щель.

Батарея не требует большого количества энергии, что позволяет вентилятору работать даже в немного пасмурную погоду. Это отличная вещь поможет Вам не только улучшить свой автомобиль, но и ощутить все прелести современных технологий.

Размещение на приборной панели

Складные солнечные батареи могут устанавливаться на приборной панели и храниться в багажном отделении. Корпус элемента должен изготавливаться из прочной пластмассы, устойчивой к высоким температурам. Батареи из ненадежного и дешевого материала могут деформироваться под воздействием прямых солнечных лучей и высоких температур.

Солнечные батареи для зарядки аккумулятора автомобиля подключаются двумя способами:

  • Стандартный – через прикуриватель.
  • Через клеммы АКБ.

Перед установкой и подключением необходимо ознакомиться с инструкцией, предлагаемой производителем солнечной батареи. Причиной повреждения гелиосистемы и электрооборудования автомобиля в большинстве случаев является неправильное подключение батареи.

украшение в салон автомобиля на солнечной батарее

Гонки на солнцемобилях

Появление различных моделей солнечных автомобилей, выпускаемых крупными автопроизводителями и производимые индивидуальными изобретателями, привело к тому, что появился новый вид спорта – брейнспорт или гонки на солнцемобилях.

Данные соревнования проводятся в разных странах, но наиболее известные проходят в Австралии между городами Дарвин и Аделаида. Протяженность участка 3000,0 км.

Участие в подобных соревнованиях позволяет автомобильным компаниям тестировать свои новые технические разработки в экстремальных условиях, что в свою очередь служит развитием солнечного автомобиле строения.

Автомобиль на солнечных батареях

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...