太阳能汽车发展(朱盛镭)
[2012-05-04 16:20:44]

    朱盛镭博客链接http://blog.sina.com.cn/zhushenglei

     1.太阳能在汽车上的应用

    光芒万丈的太阳是一个烈焰翻腾的火球。它一刻不停地发出大量的光和热,为人类送来了取之不尽、用之不竭的能源。早在上世纪50年代末,世界第一个光电池研制成功;70年代末,第一辆在英国研制的太阳能汽车时速达到13公里。人类驾驭太阳能汽车已不是一个神话。太阳能汽车通过太阳能光伏电池,把采集的阳光转化成电能,储存于蓄电池并为行驶提供动力。不燃用化石燃料的太阳能汽车实现了真正意义上的零排放。太阳能在汽车上的应用主要有两方面:
    (1)作为汽车的驱动能源。太阳能汽车与传统汽车不论在外观还是运行原理上都有很大的不同。它没有内燃机、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光伏电池板,将太阳能直接转换成电能,再通过电能的消耗,驱动汽车行驶。目前此类太阳能汽车的时速最高能达到lOO公里以上。
    由于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变化等,如果完全靠太阳能驱动,汽车的实用性会受到限制,由此就出现了一种采用太阳能和其它能量复合的混合动力汽车。
    (2)作为汽车的辅助能源。传统轿车功率一般在几十千瓦左右,而太阳辐射功率每平方米至多1千瓦。因此完全用太阳能驱动轿车,需要几十平方米的接收面积,显然难以达到。但用太阳能作为辅助动力,可减少汽车常规燃料的消耗,可用作汽车蓄电池的辅助充电能源以及用于驱动风扇和空调等系统。
太阳能汽车上装有密密麻麻蜂窝状的装置,它就是太阳能电池板。主要有两种类型的光电池板:硅电池和砷化合物电池。最常用的是硅太阳能电池。一般太阳能汽车通常使用陆地级硅电池板。许多独立的硅片(近1000个)被组合,形成太阳能阵列。这些阵列的通常工作电压在50-200伏,并能提供1000瓦的电力。其能量大小受光强、云层覆盖度和温度高低的影响而变化。通常,硅太阳能电池只能把不到15%的太阳能转变成电能。

    2.太阳能汽车的“心脏”

    太阳能汽车的“心脏”就是电力存储系统,它由蓄电池和电能组组成。蓄电池组相当于普通汽车的油箱。一辆太阳能汽车使用蓄电池组来储存电能以便在必要时使用,太阳能汽车启动装置控制着蓄电池组,但是当太阳能汽车开动后,是通过太阳能阵列提供能量,再充到蓄电池组内。由于技术原因,蓄电池存储能量是有限的,而且还分不同类型:铅酸蓄电池、镍镉蓄电池、锂电池、锂聚合物电池。
    太阳能汽车行驶时,被转换的太阳能光被直接送到“发动机(即直流无刷电机)”控制系统,但有时提供的能量大于“发动机”需求的电力,那么多余的能量就会被蓄电池储存以备后用。当太阳能阵列不能提供足够的能量来驱动“发动机”时,这时蓄电池内储存的备用能量会自动补充。当太阳能汽车开始减速时,替代通用的机械制动,“发动机”就变成了一个发电机,能量通过发动机控制器反向储入蓄电池。

    3.太阳能汽车的轻量化

    受制于光能效转换问题,太阳能汽车必须实现轻量化和低风阻,同时为高效利用太阳能,在造型上有时需具备可伸缩、折叠翼(即活动太阳能电池板),复合材料在太阳能汽车中得到广泛应用。复合材料由如“三明治”夹层状的结构材料构成,是非常轻质又相当于钢强度的材料,如碳纤维和玻璃纤维等,其间的蜂窝状和泡沫塑料是常用的合成填充材料。

    4.太阳能汽车的优势

    太阳能电动车在应用上具有许多优势。首先,它以光电代油,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,在晚间还可以利用电网低谷充电;第二,因为不用燃油,它不会排放污染大气的有害气体。在都市行车,使用太阳能电动车减速停车时,可以不让“发动机”空转,大大提高了能源使用效率和减少了空气污染;第三,它没有内燃机、离合器、变速箱、传动轴、散热器、排气管等部件,操作简便,行驶无噪声。结构简单,除了定期更换蓄电池外,省去了传统汽车必须经常定期保养的烦恼。

    5.太阳能汽车的发展动态

    太阳能是人类最理想的绿色能源,太阳能汽车也是最看好的新能源汽车。近年来,各国都在竞相研发新型太阳能汽车。美国已研制成光电转换率达35%的高性能太阳能电池,为光电池在汽车上应用开辟了广阔的前景。太阳能汽车已经在一些幅员辽阔国家或沙漠地区得到有效的应用。全球最负盛名的太阳能汽车比赛在澳大利亚已经连续举办了20多年,造型各异的赛车千姿百态,跃跃欲试,为推动太阳能汽车的发展作出了巨大贡献。

朱盛镭 博客文章
2012-04-21
 

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