Машини на сонячної енергії. Компанія Hanergy готує сімейство електромобілів на сонячних батареях

Hanergy – це китайський енергетичний холдинг, який займається виробництвом та встановленням екологічно чистих електростанцій, що працюють від відновлюваних джерел енергії: води, вітру чи сонця. Компанія існує з 1994 року, має безліч філій та партнерів по всьому світу, а її штат перевищує 15 тисяч співробітників. Минулого року у Hanergy з'явилися інтереси й у автомобільній сфері. Точніше, в електромобільній. Минулої осені компанія представила перший прототип електромобіля на сонячних батареях, а тепер у Китаї відбулася масштабна презентація одразу чотирьох концепт-карів.

Прототип Hanergy 2015 року

Всі вони побудовані на оригінальній модульній платформі, яка передбачає різні типи приводу (залежно від компонування кузова та призначення машини електромотор можна встановити на будь-якій осі). Літій-іонний тяговий акумулятор розташовується між осями під підлогою салону, а на поверхні кузова знаходяться сучасні тонкоплівкові сонячні батареї. У порівнянні з традиційними кристалічними вони легші, мають підвищений ККД, краще працюють у похмуру погоду та при забрудненні, а через гнучку конструкцію їх простіше інтегрувати в кузов автомобіля. А найсуттєвіший недолік — ціна. Чотири машини покликані продемонструвати широкі можливості цих технологій.

Hanergy Solar O - це однооб'ємний сіті-кар, створений за більш-менш традиційними лекалами. Сонячні батареї вбудовані в дах, передок і підйомні двері, а в багажнику можуть поміститися два електроскутери.

Незвичайна форма кузова і насамперед даху концепту Solar A продиктована бажанням максимально збільшити горизонтальну площу сонячних батарей. За задумом у хетчбека масою 1,2 т є розкладні панелі, тому на парковці загальна площа сонячної батареї досягає 7,5 квадратних метра.

Але це ще нісенітниця. Мінівен Solar L у довжину досягає шести метрів, як Rolls-Royce Phantom! Він має величезний похилий хвіст, а площа сонячних елементів — майже десять квадратних метрів! При цьому заявлена маса машини лише 700 кг.

Ну а Hanergy Solar R – це електронний спорткар. Грізний вид купе має сонячні батареї на даху, капоті, дверях, а також замість заднього скла. На жаль, динамічні характеристики машин поки що не повідомляються.

Як запевняють розробники, за 5—6 годин сонячні батареї можуть виробити енергію, якої вистачить для того, щоб електромобіль міг проїхати близько 80 км. Для міських поїздок за маршрутом будинок-робота-магазин-будинок цього достатньо. При цьому система управління на підставі прогнозів погоди підкаже, коли краще заряджати машину і скільки часу займе поповнення заряду для пробігу. Якщо ж енергії сонця недостатньо, то запаси електрики можна поповнити від розетки. Повної ємності акумулятора вистачить на 350 км пробігу.

У компанії Hanergy запевняють, що нинішні технології виготовлення тонкоплівкових сонячних батарей дозволяють мати коефіцієнт фотоелектричного перетворення до 31,6%, хоча в середньому по галузі цей показник становить близько 20%. А у планах — збільшення коефіцієнта до 42% до 2025 року. У розробці знаходяться і прозорі сонячні батареї, які можна буде «наклеювати» на скло, помітно збільшуючи загальну площу фотоелементів.

Компанія має намір розпочати виробництво електромобілів на сонячних батареях у 2020 році. Але не виключено, що весь цей автомобільний проект зроблено лише з рекламною метою, щоб привернути увагу публіки. Адже, крім енергетичних проектів, широку популярність компанії Hanergy приніс ще й великий фінансовий скандал: минулої весни після довгих махінацій акції одного з підрозділів холдингу (Hanergy Thin Film Power) на Гонконгській біржі за 24 хвилини подешевшали майже вдвічі, разом знизивши капіталізацію на 19 мільярдів! Які тут електромобілі.

Про те, що фотопанелі можна встановлювати на дахах машин, відомо досить давно. Але мало хто думає, що вже створено повноцінний автомобіль на сонячних батареях, який працює тільки від енергії сонця. Причому це не поодинокі екземпляри винахідників-аматорів, а сучасні розробки великих компаній.

Більше того, існує навіть особливий чемпіонат, у якому мають право змагатися лише автомобілі на сонячній енергії. Він називається World Solar Challenge і проходить в Австралії. За регламентом учасники повинні подолати 3000 км, що відокремлюють Дарвін від Аделаїди (тобто перетнути всю Австралію з півночі на південь), не використовуючи жодних додаткових енергоджерел. Проходить цей чемпіонат раз на два роки, у 2013р. у ньому виступали 40 команд із більш ніж 20 країн-учасниць. Перемогу тоді здобула голландська Nuon, її автомобіль підтримував середню швидкість 90 км/год, незважаючи на погані погодні умови.

Особливості геліоавтомобілів

Таким чином, машини на сонячній енергії це вже давно не міф, а звичайна реальність. Щоправда, назва «автомобіль» не зовсім правильна, по суті це електромобіль, адже він оснащений саме електродвигуном. На даху автомобіля розміщуються фотопанелі, які забезпечують мотор енергією. Також обов'язково є потужні акумулятори, необхідні накопичення енергії. Причому зазвичай виробники передбачають комбінований варіант зарядки акумуляторних блоків. Тобто за потреби їх можна підзарядити від спеціальної електромережі. Робиться це для підвищення надійності та робочого ресурсу сонячного автомобіля.

Вигоди від масового використання таких сонячних електромобілів є очевидними. Це відсутність забруднення навколишнього простору, і зручність експлуатації, і незалежність від заправок. Проте є й низка проблем. Насамперед – недостатньо високий ККД сучасних фотоелементів (і надто висока вартість високопродуктивних дослідних зразків). Крім того, це необхідність максимально знизити вагу автомобіля без зменшення його міцності, тобто застосування досить дорогих композитних матеріалів.

Проте інженери продовжують активну роботу в цьому напрямку, оскільки перспективність геліоавтомобілів не викликає сумнівів. А отже, необхідна ефективна, але не надто дорога сонячна батарея та міцні, але легкі склади для корпусу (адже вага електромотора та акумуляторів не можна опустити нижче за певну позначку).

Які бувають сонячні автомобілі

Автомобілі на сонячній енергії сильно виділяються зі звичного образу. Їх дизайн найчастіше нагадує деякі фантастичні апарати майбутнього, а не цілком реальні працюючі машини. Пояснюється це не так фантазією розробників, як практичною необхідністю. Адже для повноцінної роботи такого автомобіля потрібно багато сонячних батарей, тому площу покриття доводиться збільшувати.

Stella - сімейний геліоавтомобіль із Нідерландів

У Голландії (Технічний Університет ім. Ейндховена) створили концепт, який цілком може претендувати на звання «першого у світі сімейного автомобіля на сонячній енергії». Прототип отримав назву Stella та вміщує чотирьох осіб. Причому не просто вміщує, а й дозволяє їм цілком комфортно розміститися в салоні. Більше того, в автомобілі передбачено і цілком місткий багажник. Кузов «Стели» виготовлений з вуглеволокон та алюмінію, тому вага концепту – всього 380кг при довжині 4,5 м та ширині 1,65.

На даху автомобіля встановлені гнучкі високопродуктивні панелі, а керування здійснюється за допомогою «розумного керма» та сенсорного екрану (замість звичних кнопок). Максимальна швидкість "Стелли" - 110 км/год, а в темряві при повністю заряджених батареях вона може пройти 600 км. До речі, у 2013р. Stella досить успішно брала участь у World Solar Challenge.

Гоночні технології для широких мас

Компанія Venturi випустила на ринок сонячний автомобіль Astrolab. Причому це не просто концепт-розробка, це повноцінна комерційна модель, яку може придбати будь-хто. Розраховано її на двох пасажирів. Технічних характеристик машини, створеної на базі гоночних болідів Формули-1, цілком достатньо для комфортної повсякденної їзди.

Потужність асинхронного двигуна – 16 кВт, максимальна швидкість – 110-120км/год, вага самого автомобіля – лише 300 кг. В Astrolab встановлені акумулятори 7 кВт/год та загальною масою 110 кг.

Енергетична криза, що вирує у світі, подвійно неприємна автомобілістам: крім різкого підвищення цін на послуги автосервісу, ще зростають і витрати на пальне. Природно, що в цьому випадку є сенс вивчити можливість придбання/переробки автомобіля, який рухався б за допомогою поновлюваних (альтернативних) джерел енергії, у тому числі – і енергії Сонця.

Історія та прогрес у розвитку «сонцемобілів»

Перший, який подолав більш-менш значну відстань - це машина датчанина Х. Толструпа, за допомогою якої винахіднику в 1982 вдалося перетнути Австралію. Щоправда, зараз досягнута ним швидкість пересування 20 км/год здається смішною. Тому представлений на початку ХХI століття автомобіль «Dream» вже розвивав швидкість 135 км/год. Начебто прогрес є, та ще який. Але...

Рухається автомобіль на сонячних батареяхзавдяки наявності фотоперетворювачів. Вони відповідають за процес накопичення сонячної енергії, яка потім надає руху двигуну. І ось тут виникають проблеми:

коефіцієнт корисної дії фотоелементів вбирається у 12%;
легкі безколекторні або низькооборотні двигуни (вбудовані прямо в провідні колеса) наявні тільки в дослідних зразках, і їхнє виробництво не поставлене на потік. Що й зрозуміло з огляду на невеликий попит на такі двигуни;
вага автомобіля, від якого залежатиме його енергоефективність, неможливо постійно знижувати, оскільки рано чи пізно це несприятливо позначиться на міцності та безпеці машини. Карбонові ж кузови дуже дорогі;
шини «сонцемобіля» повинні мати мінімальне значення коефіцієнта тертя кочення, і при цьому мати достатнє зчеплення з дорожнім покриттям. Фірмою Michelin вже освоєно випуск таких шин (модель Radial X), але про масове їх виробництво мова теж поки не йдеться.

Єдине, у чому досягли успіху ентузіасти будівництва автомобілів на сонячних батареях- Так це в дизайні кузова. За допомогою 3D-моделювання та подальшого продування готового зразка в аеродинамічній трубі обтічність машини практично досягає максимуму нинішніх технічних можливостей. Можливо, тому найкращі зразки «сонцемобілів» мають дуже незвичайні форми та контури (див. рис.1).

Існуючі конструкції автомобілів на сонячних батареях

Виробництвом досвідчених екземплярів подібних машин займаються такі гіганти автомобілебудування, як BMW, Toyota, Mercedes, а також французька фірма Venturi, швейцарська компанія Green GTта ін.

Розробки йдуть за двома напрямками:

створення змішаної конструкції автомобіля на сонячних батареях, який у похмуру погоду міг би заряджатися від електромережі, та працювати як простий електромобіль;
створення транспортного засобу, в якому енергія Сонця використовувалася для деяких допоміжних потреб: наприклад, для функціонування навігаційної системи, або кондиціонера машини.

Як бачимо, питання про створення «чистого» автомобіля, що працює виключно на сонячній енергії, поки що на порядку денному не стоїть. Тим часом, експериментальні конструкції таких машин вже випробувані та пропонуються для продажу дуже заможним автолюбителям, яким вже набридли традиційні конструкції.

Найбільш вдалими технологічними рішеннями автомобіля на сонячних батареях вважаються:

- « Astrolab»(див. рис.2) від фірми Venturi– максимальна швидкість 120 км/год, запас ходу шосе 110 км, площа панелі з фотоперетворювачами 3,6 м 2 , ціна – 92000 євро;

- « Sunswift eVe»(див. рис.3) - спільне дітище австралійських компаній Bilsteinта Ohlins. Машина розганяється до швидкості 75 км/год, при запасі ходу 300 км. Про ціну не повідомляється.

Чи можна переробити наявний автомобіль на «сонцемобіль»?

Китайський студент Zhu Zhen Lin, студент West Virginia University (США) зумів переробити в автомобіль на сонячних батареяхзвичайну серійну машину (див. рис.4). Автомобіль має запас ходу до 70 км, за максимальної швидкості близько 40 км/год.

Сонячні батареї автомобіля складаються з 22 фотоелектричних перетворювачів, встановлених на даху, з боків та на капоті машини. Особливо естетичною цю конструкцію назвати, звичайно, не можна, але необхідна функціональність в умовах пересування міськими вулицями у такого автомобіля є. І головне – на все переобладнання китайський студент витратив лише $2400.

Таким чином, перспективи у автомобілів, які використовують сонячну енергію, є. Найкращим способом вони зможуть бути реалізовані як комбінований рушій, який не залежатиме від погоди та атмосферних умов.

Сонячний автомобіль – ідея не нова, але так до кінця і не реалізована через об'єктивні особливості. Це і мала потужність автомобілів на сонячних батареях, та й з ефективністю роботи сонячної зарядки для автомобіля були певні проблеми, які намагалися вирішувати чи не всім світом. І не можна сказати, що все марно - динаміка, особливо в останні роки, тільки тішить. Цілком можливо, що саме сонячний автомобіль прийде на зміну сучасним електрокарам.

Сонячний автомобіль - розвиток завдяки гонкам

До ідеї автомобіля на сонячних батареях всерйоз прийшли лише у другій половині минулого століття (на повну експериментували навіть в СРСР - на заводі РАФ, з моделлю мікроавтобуса 2203), а датою народження більш-менш повноцінного сонячного автомобіля варто визнати 1982 рік.

Саме тоді данець Ханс Толструп – винахідник, підприємець та мандрівник – здійснив тритисячокілометровий рейд через Австралію на прототипі Quiet Achiever, розвиваючи середню швидкість трохи більше 20 км/год. Принцип простий: фотоелементи, перетворюючи світлову енергію на електричну, заряджають акумулятори, які за допомогою електродвигуна приводять у рух колеса. Звісно, сонячна зарядка для автомобіля - постійна і безперервна, доки з'явилися хмари чи пішов дощ.

А потім Толструп вирішив розвинути цей перспективний напрямок та заснував World Solar Challenge – першу гонку сонячних автомобілів. По Австралії, де сонце світить майже 300 днів на рік. Охочі відгукнулися швидко, в 1987 році пройшло перше ралі, а потім через кожні два роки (процес розробки та виробництва нового прототипу - заняття не найшвидше), на Зелений континент приїжджали нові і нові сміливці.

Вже в 1996 році середня швидкість екіпажу, що переміг, наблизилася до позначки в 100 км/год, а «максималка» склала 135 км/год. Далі стало лише краще.

Сонячний автомобіль - індійська практичність та голландська функціональність

Щодо сприятливої погоди з Австралією цілком може посперечатися Індія. Студенти університету в Маніпалі, не без допомоги концерну Tata, спроектували цікавий концепт-кар. Їхній сонячний автомобіль - це склопластиковий корпус на трубчастому каркасі, спорядженій масою близько 600 кг, здатний проїхати півтори сотні кілометрів на максимальній швидкості 60 км/год.

Система живлення та управління - на базі мікрокомп'ютера Raspberry Pi. Причому основне завдання, що стояло перед індійцями, - можливість комерційного використання цього автомобіля на сонячних батареях! Не швидкість, потужність чи комфорт, ні – це, скоріше, спроба замінити велорикш у найближчому майбутньому.

А ось у Голландії збудували сонячний автомобіль з кардинально протилежною філософією. Студентська команда з Ейндховена взялася за проект Stella - сімейного авто, що за дизайном нагадує дуже занижений мікроавтобус. Вони постаралися зробити машину максимально легкою (всього 375 кілограмів!), максимально аеродинамічною та комфортною.

Перша генерація цього сонячного автомобіля без особливих проблем виграла World Solar Challenge у класі Сruiser (максимально наближеному до реальних машин), друга – Stella Lux – готується на ралі у жовтні 2015 року.

Ось вона й обіцяє стати сходинкою на шляху до серійного виробництва сонячних автомобілів: на одній зарядці – 1 100 кілометрів пробігу, максимальна швидкість обмежена на позначці 125 км/год. Фірмова фішка: вбудована система навігації ще й автоматично підбирає найоптимальніший маршрут, виходячи з прогнозу погоди.

Сонячний автомобіль - англійська хитрість та німецький авантюризм

Свої амбіції щодо будівництва крутого автомобіля на сонячних батареях були і в англійців. Але вони мали переважно спортивно-змагальний характер. Студенти з Кембриджу змогли спроектувати одночасно і максимально аеродинамічний автомобіль, і водночас зробили сонячні батареї адаптивними – щоб не один фотон енергії не зник задарма! Машина може їхати 140 км/год – і також служить скоріше прототипом для майбутніх серійних розробок.

Звичайно, в темі розробки автомобіля на сонячних батареях і Німеччина не могла залишитися осторонь. Німецькі студенти з Бохума в 2012 році замахнулися відразу на навколосвітню подорож завдовжки майже тридцять тисяч кілометрів (!) на виконаному з карбону та алюмінію мініатюрному дводверному купе SolarWorld GT - вагою всього 260 кілограмів!

Максимальна швидкість – 120 км/год, запас ходу без підзарядки – 400 кілометрів, з підзарядкою – втричі більше. Машинка вийшла симпатичною, хоча дорогами Росії та України хлопцям довелося несолодко - доводилося влаштовувати піт-стоп та міняти колесо. Хоча немає зла без добра: додаткова сонячна зарядка для автомобіля ніколи не буде зайвою.

Сонячний автомобіль – австралійська респектабельність

А ось в Австралії вирішили не гаяти часу задарма і відразу замахнулися на створення не простого автомобіля на сонячних батареях, а самого натурального споркупе! Проект Immortus від компанії EVX Ventures - це футуристичний дизайн, два електродвигуни та розгін з нуля до сотні за сім секунд! Максимальна швидкість обмежена на позначці 150 км/год, без динаміки електродвигунів автомобіль здатний на міські котушки зі швидкістю 60 км/год, і ось це, мабуть, чи не ідеальний варіант експлуатації для розслаблених австралійців.

А ось ще один австралійський проект - Sunswift eVe - поки що є прототипом. Але не простим, а прототипом-рекордсменом: студенти з Нового Південного Уельсу за півмільйона доларів створили машину, здатну проїхати 500 кілометрів на одній зарядці із середньою швидкістю понад 100 км/год - і хоча максимальна швидкість трохи поступається проекту Immortus, другого «австралійця» теж планували запускати у дрібносерійне виробництво. Попит, певне, є.

Сонячний автомобіль - далеке чи недалеке майбутнє

Великі автовиробники, отримавши чутливе клацання по носі, з виходом «Тесла» напевно готують удар у відповідь. І сонячний автомобіль цілком може стати таким.

Наприклад, «Форд» вже пробував ставити фотоелементи на дах мінівена С-Мах, і концепт, що вийшов, виглядав досить пристойно. Ну а у дрібних виробників з'являється шанс повторити успіх Елон Маска та його електрокара. Що для цього потрібно? Інновації, інновації та ще раз інновації.

Нові легкі та міцні полімерні матеріали для кузова та, можливо, для коліс, а також ефективніші фотоелементи та електродвигуни. Приємне і приємне око дизайн і функціональність, порівнянна з хорошим С-класом - ось запорука успіху.

Забирай собі, розкажи друзям!

Автомобілі на сонячних батареяхЯк ми бачимо з самої назви, це автомобілі, які для пересування використовують сонячну енергію.

Даний тип автомобілів з'явився не вчора і навіть не позавчора, як думають багато хто. Перший автомобіль на сонячних батареях був представлений на показ ще 1955 року.

Цей автомобіль на сонячних батареях був невеликого розміру і пересувався без водія за допомогою дистанційного керування.

Принцип роботи такого автомобіля, незважаючи на його фантастичну назву, досить простий.

Сонячні батареї, перетворюючи енергію сонячного світла на електричну енергію, заряджають акумуляторні батареї. Ті, у свою чергу, за допомогою електродвигуна рухають колеса автомобіля. Не треба думати говорити, що вночі автомобілі на сонячних батареях пересуваються за рахунок батарей, а вдень за рахунок енергії сонця.

Перше серйозне випробування автомобіль на сонячних батареях отримав у 1982 році, коли інженер-винахідник Ханс Толструп на своєму дітищі Quiet Achiever проїхав упоперек Австралію, при цьому середня швидкість його сонцемобіля була 20 км/год.

З того часу на автомобілі на сонячних батареях звернули серйозну увагу й інші інженери-ентузіасти, які почали створювати ще більш досконалі моделі.

І як результат, в 1996 році в ході четвертої Міжнародної ралі автомобілів на сонячних батареях (перша була проведена в 1987 році), сонцемобіль «Dream» розвинув швидкість 90 км/год, а на деяких хороших ділянках шляху його швидкість досягала 135 км/год. . Відстань, яку подолав цей сонцемобіль, 3000 км.

Хочеться зазначити, що такі змагання між автомобілями на сонячних батареях в Австралії відбуваються щороку. Ділянка колії в ті ж 3000 км проходить між містами Дарвін та Аделаїди.

У середньому дані змагання займають близько одного тижня, на яких автомобілі на сонячних батареях не тільки дивують усіх своїм цікавим дизайном, але й найкращими експлуатаційними якостями.

Слід розуміти, що чим легше такий автомобіль, і чим скоєння в нього сонячні батареї, акумулятори та електродвигун, тим краще за нього будуть технічні характеристики.

Тому сучасні автомобілі на сонячних батареях – це високотехнологічні пристрої, в які впроваджено всі останні досягнення науки в галузі фізики, хімії, механіки та інших наук.

Зразок авто на сонячному ходу має навколо одні плюси та позитивні моменти.

Відмінності від звичайних машин вражають своєю широтою:

§ необмежений запас ходу, завдяки накопиченню енергії протягом світлового дня,

§ відсутність необхідності в заправних станціях,

§ величезний ресурс сонячних модулів,

§ відсутність шкідливих відпрацьованих газів або інших елементів, що виділяються,

§ абсолютна безплатність, ніхто не платитиме за сонячне світло.

Але все ж, як би не хвалили ці автомобілі, вони ще дуже не досконалі. І проблема лежить не тільки у наявності ясної погоди.

На жаль, наука у цій галузі ще не досягла бажаних результатів. Сонячні батареї на автомобілях ще не досконалі, їх ККД у хорошу погоду становить лише 15%, не кажучи вже про похмуру погоду. Для порівняння, ККД двигуна, що працює на бензині, дорівнює 45%.

Так само автомобілі на сонячних батареяхмають дуже малу потужність. Зазвичай це 1 л. за загальної площі сонячної батареї 2 кв.м.

Допомогою у майбутній конкуренції є постійні розробки нових матеріалів, що застосовуються в батареях. Наприклад, останні розробки дозволяють не встановлювати плоскі сонячні батареї на дах авто і знищувати дизайнерські вишукування автогігантів. Вже розроблені батареї, які можуть використовуватись як тонування на автомобілях, тобто бути непомітними для обивателя.

Поверхня скління в авто немаленька, приплюсувавши поверхню всього кузова, який може бути обтягнутий гнучкими сонячними панелями, можна досягти площі цілком достатньої для вироблення необхідної кількості сонячної енергії, щоб автомобіль на батареях пересувався на будь-які відстані, а власник не замислювався про його підзарядку.

Мінусом таких гнучких модулів є низький ККД. Але як показує досвід минулих розробок у сонячній енергетиці - підвищення продуктивності лише питання часу. Спираючись на історичні дані, можна бути впевненим у тому, що через деякий час продуктивність сонячних батарей для електромобілів вийде на необхідний рівень і дозволить створювати потужні та надійні автомобілі для масового використання.

Які бувають сонячні автомобілі?

Stella - сімейний сонцемобіль із Нідерландів

Гоночні технології для широких мас

Потужність асинхронного мотора – 16 кВт, максимальна швидкість – 110-120км/год, вага самого автомобіля – всього 300 кг.

Звичайно ж, на сучасному етапі розвитку автомобілів на сонячних батареях, не можна на повному серйозі ставитися до цього типу автомобілів, як альтернативного засобу пересування, тим більше, що вартість таких автомобілів варіює в межах 25 тис. євро. Швидше за все це іграшки для багатих, ніж автомобілі для повсякденного використання.

Але наука не стоїть на місці, адже понад 100 років тому перші автомобілі, які з'явилися на дорогах, теж викликали подив і не розуміння, а тепер це технологічні шедеври, без яких життя на землі просто зупинилося б.

Хто знає, пройде ще якихось 50 років, а може бути і менше і без автомобілів на сонячних батареяхлюдство теж не зможе жити. Поживемо побачимо.