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太阳能汽车

来源:沃尔德   发布日期:2013-06-11   点击次数:4030

    将太阳光变成电能,是利用太阳能的一条重要途径。人们早在20世纪50年代就制成了第一个光电池。把光电池装在汽车上,用其将太阳光不断地变成电能,使汽车开动起来,这种汽车就是新兴起的太阳能汽车。太阳能在汽车上的应用,为寻求未来的汽车动力系统开辟了一条新途径。

    截至目前,太阳能在汽车上的应用技术主要有两个方面:一是作为驱动力;二是用作汽车辅助设备的能源。

一、太阳能驱动的汽车

    利用太阳能驱动汽车,一般是采用一种特殊装置吸收太阳能,再转化为电能驱动汽车运行。按照应用太阳能的程度可分为完全驱动和混合驱动两种形式。

(一)太阳能完全驱动性汽车

    完全用太阳能为驱动力代替传统燃油,是几代汽车工作者的梦想。1982年,澳大利亚人汉斯和帕金用玻璃纤维和铝制成了一部“静静的完成者”太阳能汽车。车顶部装有能吸收太阳能的装置,给两个电池充电,电池再给发动机提供电力。1982年12月19日,两人驾驶着这辆车从澳大利亚西海岸的珀思出发,横穿澳大利亚大陆,于1983年1月7日到达东海岸的悉尼,实现了一次伟大的创举。这种太阳能汽车与传统的汽车相比,不论在外观还是运行原理上都有很大的不同,它已经没有发动机、底盘、驱动、变速箱等构件,而是由电池板、储电器和电机组成。利用贴在车体外表的太阳电池板,将太阳能直接转换成电能,再通过电能的消耗驱动车辆行驶,车的行驶快慢只要控制输入电机的电流就可以解决。目前,此类太阳能汽车的车速最高能达到100km/h以上,而无太阳光时,其最大续行能力也在100km/h左右。参加2006年8月在日本举行的“国际替代能源杯和梦想杯”太阳能汽车8h长距离比赛的参赛车辆。

    还有一种概念上的太阳能汽车,这种汽车在车体上没有安装光伏电池板,而只是配置蓄电池,其电能全部来自专门的太阳能发电装置。其优点是外观与现有车辆类似,没有“另类”的感觉;其缺点是要经常到太阳能电站充电,当然续行能力也受到限制。

(二)太阳能和其他能量混合驱动汽车

    太阳能辐射强度较弱,光伏电池板造价昂贵,加之蓄电池容量和天气的限制,使得完全靠太阳能驱动的汽车的实用性受到极大限制,不利于推广。因此出现了一种采用太阳能和其他能量混合驱动的汽车。 此类汽车外观与传统汽车相似,只是在车表面加装了部分太阳能吸收装置,如车顶电池板,用于给蓄电池充电或直接作为动力源。这种汽车既有汽油发动机,又有电动机、汽油发动机驱动前轮和蓄电池给电动机供电驱动后轮。电动机用于低速行驶。当车速达到某一速度以后,汽油发动机起动,电动机脱离驱动轴,汽车便像普通汽车一样行驶。

    采用混合驱动形式给人们带来了诸多好处。一方面,因为有汽油发动机驱动,因而蓄电池不会过度放电,蓄电池的容量只要满足一天使用即可,与全用蓄电池的车相比,其容量可减少一半,也减轻了车重;另一方面,城市中大多数车辆都处在低速行驶状态下,采用电机驱动可最大限度地降低城市局部污染。

二、作为汽车辅助能源

    传统小汽车的功率一般在几十千瓦左右,而太阳辐射功率至多为1kW/m2,目前的光电转换效率小于30%。因此,全部用太阳能驱动传统的汽车,需要几十平方米的接收面积,显然难以达到。但在传统汽车上可以用太阳能作为辅助动力,以减少常规燃料的消耗,而且现代汽车的电器化程度日益提高,各辅助设备的耗电量也因此急剧增加。

    这方面的应用主要有以下几种形式:

(一)太阳能用作汽车蓄电池的辅助充电能源

    在汽车上加装太阳能电池后,可在车辆停止使用时继续为电池充电,从而避免电池过度放电,节约能源。 日本应庆大学设计了一款称为“萤火虫”的概念车,其颜色像萤火虫。这款车曾在北京展览过,车顶上贴有近1m2的转换效率较高的光伏板,作用是给12V的电池辅助充电,当12V电池充满后,又会给主电池充电。光伏电池发出的电量相当于汽车行驶800km所消耗的电力。

(二)用于驱动新电风扇

    汽车在阳光下停泊,由于车内空气不流通,使得车体成了收集太阳能的温室,造成车内温度升高,使车内释放大量的有害物质,从而使车内空气品质变差。若加装太阳能装置,如加装太阳能风扇等,则可以为车辆在停泊期间无能耗提供新鲜空气并降温,保证车辆在再次上路时有良好的空气品质。

(三)用于汽车空调系统

    车用空调系统是改善舒适性的重要部分之一,其能量的消耗也是相当大的,因而在传统汽车上加装太阳能空调系统有巨大的发展前景。 多数情况下,可把光伏板安装在传统汽车车顶上,给空调系统供能。汽车在太阳下曝晒时,空调系统的冷负荷最大,当车顶布满光伏电池后,不仅能最大限度地产生电能,而且可以有效地阻止太阳辐射热通过车顶进入室内,因为光伏板已把部分阳光转换成电能了。

    由于氟利昂会破坏臭氧层,发达国家已经禁止使用。奥迪汽车公司对原有的空调系统做了改动。目前的奥迪A4及A6等车型已经推出太阳能天窗板汽车,它们和普通天窗最大的区别就在于能够自动将太阳光转为电能,在停车时通过车内温度调节系统,使车内保持一定的温度。在炎夏打开车门,车内不会再有闷热的感觉,原理是利用内置于天窗里的光伏板所产生的电力,经过控制系统来驱动空调系统的电风扇,进而达到降温的目的。

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