Samochody słoneczne istnieją. Najlepszym miejscem, aby je zobaczyć, jest World Solar Challenge, wyścig, który odbywa się co dwa lata w Australii. Konkurenci muszą przejechać około 3 tys. kilometrów, od Darwin na północnym wybrzeżu kraju do Adelajdy na południowym wybrzeżu, wykorzystując tylko energię słoneczną. Wiele samochodów, które rywalizują w tym wyścigu, wygląda bardziej jak samochodziki z parku rozrywki lub pojazdy science fiction niż auta, które widzisz na drodze. To mówi ci coś o tym, dlaczego samochody solarne nie są opcją dla codziennych podróży, przynajmniej jeszcze nie, przekonuje profesor inżynierii elektrycznej i komputerowej, Uniwersytetu Clarksona w artykule opublikowanym na łamach the Conversation.
Mimo że w ciągu dnia na ziemie pada dużo światła słonecznego, to przemieszczając się przez atmosferę staje się rozproszone, więc ilość, która uderza w konkretną powierzchnię, jest dość niska. Średnia dla całego roku wynosi około 342 watów na metr kwadratowy. W przybliżeniu to moc wystarczająca do zasilania standardowej lodówki.
Samochód to nie AGD
Rozmiary samochodów różnią się bardzo, ale pełnowymiarowy samochód w USA ma około 18 stóp długości i 6 stóp szerokości, czyli około 100 do 110 stóp kwadratowych (9 do 10 metrów kwadratowych) powierzchni poziomej. To pozwala zbierać około 3,420 watów: wystarczająco dużo do uruchomienia lodówki, zmywarki i kuchenki mikrofalowej.
Duże farmy słoneczne fakt, że światło słoneczne jest rozłożone na tak dużym obszarze, kompensują swoimi rozmiarami, umieszczając miliony paneli słonecznych na tysiącach akrów. Niektóre, głównie na obszarach pustynnych, wykorzystują lustra do skoncentrowania energii Słońca. Ale standardowy samochód nie ma wystarczającej powierzchni, aby zebrać odpowiednią ilość energii słonecznej.
Przekształcanie światła słonecznego w energię
Innym problemem jest to, że dzisiejsze panele słoneczne nie są zbyt wydajne w przekształcaniu światła słonecznego w energię elektryczną. Zazwyczaj wynosi ona około 20 proc., co oznacza, że tylko około jednej piątej energii słonecznej, która do nich dociera jest zamieniana w prąd elektryczny.
Oznacza to, że 3,420 watów energii słonecznej spadających na przeciętny samochód pokryty panelami słonecznymi dałoby tylko około 684 watów, które samochód mógłby wykorzystać. Dla porównania, pojazd elektryczny potrzebuje około 20 000 watów, aby jechać z prędkością 100 kilometrów na godzinę.
Pojazdy, które rywalizują w World Solar Challenge, są zwykle duże i mają konstrukcje, które maksymalizują ich poziomą powierzchnię. Pomaga im to zebrać jak najwięcej światła słonecznego. Jako pojazdy koncepcyjne się sprawdzają, ale większość modeli nie ma wielu okien ani miejsca na cokolwiek poza kierowcą.
World Solar Challenge pokazuje, że samochody solarne są projektowane zupełnie inaczej niż modele konwencjonalne.
Kiedy słońce nie świeci
Kolejnym wyzwaniem jest to, ile energii słonecznej można wygenerować w zależności od pory dnia, warunków pogodowych, no i położenia geograficznego. Ziemia jest odchylona od swojej osi, więc nie wszystkie obszary otrzymują równe ilości światła słonecznego w danym momencie. Obszary w pobliżu równika otrzymują stałe światło słoneczne przez cały rok, więc strefy bliżej niego – takie jak Południowa Kalifornia lub pustynia Sahara – mają bardziej intensywną energię słoneczną niż miejsca bliżej biegunów Ziemi, takie jak Alaska.
Samochody słoneczne również miałyby trudności z zebraniem wystarczającej ilości światła słonecznego w pochmurne lub deszczowe dni. Nawet duże przedsiębiorstwa użyteczności publicznej z ogromnymi farmami słonecznymi muszą planować czasy, kiedy słońce nie świeci. Tymczasem kierowcy potrzebują swoich samochodów do pracy w nocy. Aby samochód solarny mógł działać po zmroku, musiałby zużyć dodatkową energię, którą zebrał w ciągu dnia i przechowywał w baterii. Panele słoneczne i akumulatory zwiększają wagę samochodu, a cięższe samochody potrzebują więcej mocy do pracy.
Naukowcy pracują nad zaprojektowaniem samochodów solarnych, które są bardziej odpowiednie do codziennego użytku. Aby tak się stało, projektanci będą musieli sprawić, by panele słoneczne były bardziej wydajne w przekształcaniu światła słonecznego w energię i zaprojektować panele słoneczne, które są bardziej odpowiednie dla samochodów. Kluczowe znaczenie będzie również koszt systemów solarnych dla samochodów, tak aby przeciętni nabywcy mogli sobie na nie pozwolić.
Na razie opcją najbliższą samochodu słonecznego jest pojazd elektryczny, ładowany w domu lub na stacji ładowania. W zależności od tego, jak wytwarzana jest ta energia elektryczna, jakaś jej część pochodzi z paneli słonecznych, turbin wiatrowych, zapór wodnych lub innych źródeł odnawialnych. I ten udział wzrośnie wraz z przejściem na czystą energię, które nastąpi w ciągu najbliższych kilku dekad. Jeśli prowadzisz lub jeździsz samochodem elektrycznym, już dziś możesz podróżować na energię słoneczną.
Autor: profesor inżynierii elektrycznej i komputerowej, Uniwersytetu Clarksona
Artykuł pochodzi z serwisu The Conversation i został opublikowany w oparciu o licencję Creative Commons. Przejdź do oryginalnego artykułu
Jeszcze nie dodano komentarza!