論太陽能汽車的應(yīng)用和發(fā)展趨勢

張迪

摘 要：從全球來看，已探明的石油儲量只能用到2040年，天然氣也只能延續(xù)50-60年左右，即使是儲量最豐富的煤炭最多也只能夠維持二三百年。就連近代才發(fā)展起來的核能發(fā)電的原料鈾儲量也是有限的，而且還存在安全和污染的難題。節(jié)能、環(huán)保和安全技術(shù)是汽車工業(yè)“永恒的三大主題”，其中的核心是新能源技術(shù)。本文探討了太陽能在汽車上的應(yīng)用和發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：新能源；太陽能；汽車

1 太陽能汽車的優(yōu)點

太陽能電動車以光電代油，可節(jié)約有限的石油資源。白天，太陽電池把光能轉(zhuǎn)換為電能自動存儲在動力電池中，在晚間還可以利用低谷電（220V）充電。無污染，無噪音。因為不用燃油，太陽能電動車不會排放污染大氣的有害氣體。沒有內(nèi)燃機(jī)，太陽能電動車在行駛時聽不到燃油汽車內(nèi)燃機(jī)的轟鳴聲。

2 太陽能在汽車上應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 作為驅(qū)動力

這一應(yīng)用方式，一般采用特殊裝置吸收太陽能，再轉(zhuǎn)化為電能驅(qū)動汽車運行。按照應(yīng)用太陽能的程度又可分為如下兩種形式：⑴太陽能作為第一驅(qū)動力驅(qū)動汽車。完全用太陽能為驅(qū)動力代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃油，這種太陽能汽車與傳統(tǒng)的汽車不論在外觀還是運行原理上都有很大的不同，太陽能汽車已經(jīng)沒有發(fā)動機(jī)、底盤、驅(qū)動、變速箱等構(gòu)件，而是由電池板、儲電器和電機(jī)組成。利用貼在車體外表的太陽電池板，將太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能，再通過電能的消耗，驅(qū)動車輛行駛，車的行駛快慢只要控制輸入電機(jī)的電流就可以解決。⑵太陽能和其它能量混合驅(qū)動汽車。太陽能輻射強度較弱，光伏電池板造價昂貴，加之蓄電池容量和天氣的限制，使得完全靠太陽能驅(qū)動的汽車的實用性受到極大的限制，不利于推廣。因此就出現(xiàn)了一種采用太陽能和其它能量混合驅(qū)動的汽車。這種汽車既有汽油發(fā)動機(jī)，又有電動機(jī)。

2.2 作為汽車輔助能源

在傳統(tǒng)汽車上可以用太陽能作為輔助動力，以減少常規(guī)燃料的消耗，而且現(xiàn)代汽車的電器化程度曰益提高，各輔助設(shè)備的耗電量也因此急劇增加。這方面的應(yīng)用主要有以下幾種形式：⑴太陽能用作汽車蓄電池的輔助充電能源。在轎車上加裝太陽電池后，可在車輛停止使用時，繼續(xù)為電池充電，從而避免電池過度放電，節(jié)約能源。⑵用于驅(qū)動風(fēng)扇和汽車空調(diào)等系統(tǒng)。汽車在陽光下停泊，由于車內(nèi)空氣不流通，使得車體成了收集太陽能的溫室，造成車內(nèi)溫度升高，使車內(nèi)釋放大量的有害物質(zhì)，從而使車內(nèi)空氣品質(zhì)變糟。若加裝太陽能裝置，比如加裝太陽能風(fēng)扇等，則可以為車輛在停泊期間無能耗提供新風(fēng)并降溫，保證車輛再次上路時有良好的空氣品質(zhì)。

3 太陽能汽車的設(shè)計制造

3.1 車身與底盤

通常，有三種類型的底盤使用在太陽能汽車上：空間框架結(jié)構(gòu)；半單體橫造或碳纖維；單體橫造。

一個空間框架使用一個焊接或保護(hù)管結(jié)構(gòu)用于支撐裝載或車體，這種車體重量輕，但不能裝載。合成的外殼是可以將分離的底盤組裝起來。半單體橫造或碳橫梁使用合成橫梁和空間隔開達(dá)到支撐裝載的能力，而整合就不能支撐裝載并承受一個整體的腹部底盤。在太陽能汽車的頂部每段是經(jīng)常分割成片狀，從而能夠附加到腹部盤的上面。一個單體橫造的太陽能汽車的底盤使用軀體結(jié)構(gòu)并用來支撐裝載。這三種類型的太陽能汽車底盤都能制造出強勁而又輕量型的太陽能汽車出來。

3.2 太陽能陣列

太陽能陣列是太陽能汽車的一種資源。陣列是由許多PV光電池板組成。這些光電池板是將太陽能能量轉(zhuǎn)變成電能。每一組使用太陽能光電板技術(shù)的一種來制造陣列。這些陣列類型需要符合比賽規(guī)則，受到太陽能汽車尺寸和部件的費用等的制約。太陽能光電池板是通過電線連接。若干個電線串并聯(lián)在一起，連接光電池片從而達(dá)到蓄電池規(guī)定的電壓。這里有幾種方法使得太陽能光電池組合在一起。但是一個最基本的目標(biāo)就是在有限的空間內(nèi)能夠盡可能的裝上多的太陽能光電池板。太陽能光電板很脆弱并且很容易被損壞。這些光電池板保護(hù)主要來自于天氣和空氣壓縮而出現(xiàn)裂口。有幾種方法可以壓縮光電池板，目標(biāo)是增加最小的重量來保護(hù)太陽能光電池板。在白天里，電力是通過太陽能光電池陣列依靠天氣和太陽的位置而得到能量，通過太陽能陣列自己的轉(zhuǎn)換變成動力。

3.3 太陽能光電板

一個太陽能光電板能將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。光子在日光下產(chǎn)生能量帶動電子從一個半運動的金屬粒子的一層轉(zhuǎn)移到另一個層面，電子的運動產(chǎn)生了通用的電力。目前，主要有兩種類型的光電板：硅和砷化物。在這里有幾個不同的等級并且有不同的效能。環(huán)繞地球衛(wèi)星是典型的使用砷化合物，而硅則更為普遍的為地球（陸地）基礎(chǔ)設(shè)備的使用。一般等級的太陽能汽車通常使用陸地級硅電池板。許多獨立的硅片（靠近1000個）被組合，形成太陽能陣列。依靠電動發(fā)動機(jī)驅(qū)動太陽能汽車。這些陳列的通常工作電壓在50-200V，并能提供1000W的電力。能量的大小受到太陽、云層的覆蓋度和溫度的影響陣列的輸出。超級太陽能汽車通常類型的太陽能光電板也能使用。但更多的是使用太空級光電板。這種板很小，但是比普通的硅片電池板要昂貴的多，然而它們的使用效率非常的高。光電池板具有很強的技術(shù)性。它們的發(fā)展和使用是隨著技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。并有部分是用于太空旅行和衛(wèi)星輸送系統(tǒng)中。

[參考文獻(xiàn)]

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