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火能太阳能汽车:太阳能汽车的简介
- 2018-11-12 -

  火能太阳能汽车属于新能源汽车的一种,那么还有一种太阳能汽车是一种靠太阳能来驱动的汽车。相比传统热机驱动的汽车,太阳能汽车是真正的零排放。正因为其环保的特点,太阳能汽车被诸多国家所提倡,太阳能汽车产业的发展也日益蓬勃。

  太阳能汽车--产生背景

  汽车用的燃料是汽油和柴油等,它们都是从石油中提炼出来的。然而,石油这种矿物燃料是不能再生的,用一点就少一点,总有一天要用完。据科学家们预计,目前世界上已探明的石油储量将于2020年左右被采尽。因此,汽车将会出现挨受"饥饿"的危险,人类将面临着能源的挑战。

  从另一方面来说,石油本身就是一种宝贵的化工原料,可以用来制造塑料、合成橡胶和合成纤维等。把石油作为燃料烧掉了,不但十分可惜,而且还污染了人类赖以生存的环境。

  解决这个难题的唯一可行办法,就是加紧开发新能源。而太阳能就是这些新开发能源中的佼佼者。

  太阳能汽车--应用现状

  到目前为止,太阳能在汽车上的应用技术主要有两个方面:一、作为驱动力;二、用作汽车辅助设备的能源。

  汽车主要动力

  这一应用方式,一般采用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又可分为如下两种形式:

  (1)太阳能作为第一驱动力驱动汽车

  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。12月19曰,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曰到达东海岸的悉尼,实现了一次伟大的创举。这种太阳能汽车与传统的汽车不论在外观还是运行原理上都有很大的不同,太阳能汽车已经没有发动机、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。目前此类太阳车的车速最高能达到100km/h以上,而无太阳光最大续行能力也在100km左右。

  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,而电能全部来自专门的太阳能发电装置。优点是外观与现有车辆类似,没有"另类"的感觉,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。

  (2)太阳能和其它能量混合驱动汽车

  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的限制,不利于推广。因此就出现了一种采用太阳能和其它能量混合驱动的汽车。

  复合能源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,比如车顶电池板,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,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。

  由于采用了混合驱动形式,带来了诸多好处。首先,因为有汽油发动机驱动,所以蓄电池不会过放电,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;其次,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可能的降低城市局部污染。

  汽车辅助能源

  传统的小轿车,功率一般在几十千瓦左右,而太阳辐射功率至多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轿车,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曰益提高,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:

  (1)太阳能用作汽车蓄电池的辅助充电能源

  在轿车上加装太阳电池后,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叫做Luciole(萤火虫)的概念车,它的颜色像萤火虫。这款车曾在北京展览过,车顶上贴有近一平方米的转换效率较高的光伏板,作用是辅助给12伏的电池充电,当12伏电池充满后,12伏电池又会给主电池充电。电池充满电时,这辆概念车能行驶800公里。

  (2)用于驱动风扇和汽车空调等系统

  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糟。若加装太阳能装置,比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风并降温,保证车辆再次上路时有良好的空气品质。

  汽车天窗的玻璃下方设置有太阳能电池,太阳能电池与设置的控制单元输入端相连接,输入端连接车辆空调系统的温度传感器,同时输入端还与蓄电池和点火器相连接。玻璃下方的太阳能电池吸收太阳能,经汽车天窗控制单元可对蓄电池进行充电,保证蓄电池的电能充足,同时延长蓄电池的使用寿命。而太阳能天窗带给消费者的最直接好处是,在夏天高温天气里,汽车在烈日下停车熄火,完全没有能源供给时,能自动调节车内温度。利用内置在天窗内部的太阳能集电板依靠阳光所产生的电力,经过控制系统来驱动鼓风机,将车厢外的冷空气导入车内,驱除车内热气,达到降温的目的。当驾驶者及乘员再打开车门及坐在座位上,不会感觉热浪袭人、闷热难耐,汽车的空调系统可以在最短时间内将车内温度降至舒适的程度。同时可以改善车内的空气状况,冬天也可以减少车内前挡风玻璃的结霜。根据资料显示,与没有通风降温的车型相比,安装了太阳能天窗的汽车驾驶室内的温度最高降低20℃。利用太阳能供电,节能降温,十分有效地减少了汽车内由热所产生的"孤岛"效应。

  目前国内销售的车型当中,奔驰E级,奥迪A8、A6L、A4、途锐等部分车型都已配备了太阳能天窗。

  太阳能汽车--使用优势

  太阳能电动车以光电代油,可节约有限的石油资源。白天,太阳电池把光能转换为电能自动存储在动力电池中,在晚间还可以利用低谷电(220V)充电。   无污染,无噪音。因为不用燃油,太阳能电动车不会排放污染大气的有害气体。没有内燃机,太阳能电动车在行驶时听不到燃油汽车内燃机的轰鸣声。

  与燃油汽车的比较优势。实用型太阳能动力车除行驶速度远低于燃油汽车外,与燃油汽车相比,还是有诸多优势的。首先,太阳能电动车耗能少,只需采用3-4平方米的太阳电池组件便可使太阳能电动车行驶起来。燃油汽车在能量转换过程中要遵守卡诺循环的规律来作功,热效率比较低,只有1/3左右的能量消耗在推动车辆前进上,其余2/3左右的能量损失在发动机和驱动链上;而太阳能电动车的热量转换不受卡诺循环规律的限制,90%的能量用于推动车辆前进。

  其次,易于驾驶。无需电子点火,只需踩踏加速踏板便可启动,利用控制器使车速变化。不需换挡、踩离合器,简化了驾驶的复杂性,避免了因操作失误而造成的事故隐患,特别适合妇女和老年人驾驶。另外,太阳能动力车采用创新前桥和转向系统,前后独立悬挂,四轮鼓式制动从时速30公里到突然刹车,刹车线不超过7.3米。

  由于太阳能电动车结构简单,除了定期更换蓄电池以外,基本上不需日常保养,省去了传统汽车必须经常更换机油,添加冷却水等定期保养的烦恼。小巧的车身,灵便转向,可以轻而易举的将车泊入拥挤不堪的都市停车场。

  在都市行车,为了等候交通信号灯,必须不断的停车和启动,既造成了大量的能源浪费,又加重了空气污染,使用太阳能电动车,减速停车时,可以不让电动机空转,大大提高了能源使用效率和减少了空气污染。

  再次,太阳能电动车没有内燃机、离合器、变速箱、传动轴、散热器、排气管等零部件,结构简单,制造难度降低。