في 31 أغسطس 1955 ، أصبحت السيارة الصغيرة - التي يبلغ طولها 15 بوصة (38 سم) فقط - عامل الجذب الرئيسي في جنرال موتورز باوراما في شيكاغو. لم تكن لعبة ، لكنها أول سيارة تعمل بالطاقة الشمسية على الإطلاق. بتعبير أدق ، المنمنمات المستقبلية ، حيث جرت محاولة لوضع الأساس لمستقبل حيث ستعمل السيارات على حساب مصدر طاقة نظيف لا ينضب - الشمس.
تكتسب فكرة أن السيارات يمكن تشغيلها بالكامل بالطاقة الشمسية زخمًا هذه الأيام ، مع معالجة أزمة المناخ على رأس جدول الأعمال. يتمثل أحد محاور تركيزه الرئيسية في إعادة التفكير في كيفية تحرك الناس. إذن ، بعد 65 عامًا ، لماذا لا يمتلئ سوق السيارات بوسائل النقل البديلة التي تعمل بالطاقة الشمسية؟
عقود من التطور
لم يكن الطراز الأول من "السيارة الشمسية" سيارة ركاب بالمعايير التقليدية - بل مجرد طراز. ظهرت أفكار ويليام جي كوب من شركة جنرال موتورز ، التي يطلق عليها اسم Sunmobile ، على 12 خلية شمسية متصلة بالسقف لتوليد الطاقة اللازمة لتحريك مركبة صغيرة. كان تحقيق هذا المفهوم في الحياة الواقعية مستحيلًا لأن الطاقة القصوى التي تنتجها الألواح الشمسية لم تكن كافية لتشغيل أي من سيارات تلك الحقبة ، لكن صن موبيل رسمت صورة عن المكان الذي يمكن أن تتجه إليه صناعة السيارات. كان هذا هو الأول من العديد من النماذج الأولية.
ظهر أول نموذج "شمسي" بالحجم الطبيعي بعد بضع سنوات - في عام 1960. قامت الشركة الأمريكية International Rectifier بتحويل 1912 Baker Electric إلى سيارة تعمل بالطاقة الشمسية قادرة على التسارع إلى 20 كم / ساعة والقيادة لمدة ثلاث ساعات.
تعتبر Bluebird ، التي بناها Ed Passeneri في عام 1977 ، من قبل الكثيرين أول مركبة تعمل بالطاقة الشمسية حقيقية. يحتوي النموذج التجريبي على ثلاث عجلات ويمكن تشغيله بواسطة الطاقة المتولدة من الخلايا الكهروضوئية دون استخدام بطارية.
في عام 1982 ، أصبحت The Quiet Achiever أول سيارة تعمل بالطاقة الشمسية قادرة على السفر لمسافات طويلة. سافر 2485 ميلاً (4000 كم) ، مسافرًا من الساحل الغربي لأستراليا إلى الساحل الشرقي ، الأمر الذي استغرق أقل من 20 يومًا.
شهدت الثمانينيات الاختبار النهائي للمركبات التي تعمل بالطاقة الشمسية - السباق. في عام 1985 ، استضافت سويسرا أول مسابقة رسمية للسيارات الشمسية: Tour de Sol.
السباق الأكثر شهرة حتى الآن ، التحدي العالمي للطاقة الشمسية ، أقيم لأول مرة في عام 1987. الآن يقام الحدث كل عامين ، والمشاركين الرئيسيين هم فرق الجامعة والشركات. السيارات الشمسية المغطاة بألواح الطاقة (عادة مربعة واحدة) وتتحرك على 3-4 عجلات صغيرة تتنافس مع بعضها البعض. إنها تشبه الزلاجة أكثر من السيارات ، لكن هذه الأعجوبة من الهندسة الحديثة قادرة على سرعات تزيد عن 80 كم / ساعة مع استهلاك أقل للطاقة من مجفف الشعر. هذه التقنية بعيدة كل البعد عن أن تكون نظيرًا عمليًا للسيارات الحديثة ، لكنها تسمح لك بتحليل التكنولوجيا وتحسينها.
تقام مسابقة مماثلة بانتظام في أستراليا ، حيث تجمع أكثر من 50 فريقًا دوليًا من عشرات البلدان. ولكن خارج عالم السباقات ، لم تنتشر الخلايا الكهروضوئية بعد في سوق السيارات. العقبات الرئيسية هي:
- التكاليف الباهظة المرتبطة بإدخال التكنولوجيا ؛
- مساحة تحد من عدد الألواح الموضوعة على السيارة ؛
- المسافة التي تستطيع السيارة قطعها ؛
- السرعة التي يمكنه تطويرها.
المشاريع والآفاق
هناك عدد من مبادرات المركبات الشمسية التي حاولت فتح الباب للمستهلك. واحدة من أكثر الأشياء التي تم الحديث عنها هي Lightyear One ، وهي مركبة كهربائية تعمل بالطاقة الشمسية طويلة المدى (725 كم WLTP) ومستقلة عن الشبكة. إنها تستخدم الخلايا الكهروضوئية التي ، وفقًا لمنشئيها ، يمكن أن توفر طاقة أكثر بنسبة 20 في المائة من الخلايا التقليدية ، وتعمل بشكل مستقل ، حتى عندما يكون بعضها في الظل. بسعر 150.000 يورو ، هذا ليس خيارًا مقبولًا لمعظم عشاق السيارات ، لكن الفكرة لها وجهات نظر مثيرة للاهتمام.
سيارة أخرى مماثلة - سونو سيون... ويستخدم 248 خلية شمسية منتشرة في جميع أنحاء "الجسم" ، مما يوفر نطاقًا إضافيًا يبلغ 21 ميلاً (34 كم) بالإضافة إلى 155 ميلاً (250 كم) ، والتي يمكن تشغيلها بالبطارية. يتم ضمان الاستقلالية الكاملة للآلة على مسافات قصيرة. السعر 25500 يورو.
تعثرت العديد من المشاريع القابلة للتطبيق بسبب القيود المالية. إحدى هذه الحالات هي سيارة ذات مقعدين مصممة في إسبانيا للسفر في المدينة. السعر مناسب - 5000 يورو ، لكن الفريق المسؤول عن المشروع أعلن مؤخرًا أنه ينهي المبادرة بسبب نقص التمويل اللازم لإنتاج الوحدات الأولى.
لماذا تعتبر الطاقة الشمسية افضل من الكهرباء
تولد السيارات الخاصة ما يصل إلى 73 بالمائة من الانبعاثات البيئية. سيقلل نقل المركبات الكهربائية إلى الجماهير من التلوث ، لكنه لن يقضي عليه. محطات الطاقة وخطوط الطاقة وشحن الاتصالات - كل هذا يضر بالطبيعة ويختبئ عن أعين المستخدمين العاديين. السيارة التي تعمل بالطاقة الشمسية مضمونة لتكون نظيفة وخالية من أبخرة العادم الخطرة مثل السيارات الكهربائية.
في حين أن حقيقة وجود سيارة شمسية منتجة بكميات كبيرة بأسعار معقولة لا تزال حلماً ، يمكن للطاقة الشمسية أن تساعد بطرق أخرى أيضًا. على سبيل المثال ، عندما لا تكون السيارات مجهزة بألواح شمسية ، ولكنها تعمل بالكهرباء المتولدة من البطاريات الخارجية الموجودة على سطح المنزل أو المرآب ، وما إلى ذلك.
هناك أيضًا إمكانية (تم اختبارها بالفعل على طرز تجارية مختلفة) لوضع الألواح الشمسية على أسطح السيارات كمصدر إضافي للطاقة ، والتي لا تهدف إلى تحريك السيارة فعليًا ، ولكن لأغراض أخرى - على سبيل المثال ، تشغيل الهواء مكيف.
الهجينة الشمسية
لا توجد حاليًا مركبات إنتاج تعمل بالطاقة الشمسية بالكامل. ومع ذلك ، فقد ظهر عدد من السيارات الهجينة التي تضيف تكنولوجيا الطاقة الشمسية إلى التقنيات الكهربائية. سيارات مثل Sono Motors Sion و Lightyear One و Toyota Solar Prius ستكون على الطريق في السنوات القليلة المقبلة.
محركات سونو هي شركة ألمانية ناشئة لإنتاج السيارات الكهربائية. ستكون سيون في الأساس مركبة كهربائية ذاتية الشحن مزودة بألواح شمسية مدمجة قادرة على تشغيل السيارة حتى في حالة عدم توصيلها بالتيار الكهربائي. أحد أكثر الميزات إثارة للاهتمام هو نظام تنقية الهواء: خيوط من طحلب الجزيرة ، مدمجة في لوحة القيادة ، تقوم بتصفية الهواء ، وتنظيم درجة الحرارة والرطوبة.
سنة ضوئية واحدةتم تقديمها في عام 2019 وطورها فريق من طلاب الهندسة الذين فازوا بسباقات World Solar Challenge في 2013 و 2015 و 2017 ، وهي أيضًا سيارة كهربائية هجينة تعمل بالطاقة الشمسية. ومن المتوقع أن يكون "مدى الرحلة" الأساسي للماكينة 725 كم ، وكل ساعة تقضيها في الشمس ستزيد من مدى الإبحار بحوالي 12 كم. السيارة فاخرة بالتأكيد. ومن المقرر الإطلاق في عام 2021.
الرائد الثالث - تويوتا سولار بريوس... يقدم الطراز Prius الحالي بالفعل الألواح الشمسية كخيار ، ولكن ستحتوي الطاقة الشمسية الجديدة على ألواح شمسية فريدة من نوعها - ألواح فائقة الرقة طورتها Sharp وتستخدم بشكل شائع على الأقمار الصناعية. من المتوقع أن توفر كفاءة أعلى بكثير من خلايا السيليكون التي تشكل أساس أنظمة الطاقة الشمسية الأكثر تكلفة ، وستزيد المدى بمقدار 56 كم.
هل هناك فرصة لـ "سيارات الشمس"؟
من الصعب تحديد مدى كفاءة هذه الآلات حتى يتم اختبارها بواسطة الحياة. نادرًا ما يقول العلم "لا" بشكل مباشر ، لكنه في هذه الحالة يستدعي الحذر. يقدر الخبراء أنه حتى الألواح الشمسية الأكثر كفاءة في استخدام الطاقة لن تكون كافية لسيارة ذات نطاق مشابه للمركبات الكهربائية الحالية - إلا إذا انتظرت بضعة أيام حتى يتم شحن السيارة بشكل طبيعي. هذا بسبب البيانات المتعلقة بكمية الطاقة التي يمكن أن تجمعها الألواح الشمسية.
لكل متر مربع من الأرض ، هناك ما يقرب من 1 كيلو واط من الطاقة الشمسية خلال اليوم (تختلف الكمية الفعلية من مكان إلى آخر - من 0.2 كيلوواط في النرويج إلى 2 كيلوواط في المملكة العربية السعودية). هذا يعني ، من الناحية النظرية ، أنه حتى الألواح الشمسية فائقة الكفاءة التي تلتقط 100 في المائة من الطاقة الشمسية يمكنها فقط حصاد 1 كيلوواط / ساعة لكل متر مربع لكل ساعة من ضوء الشمس.
يقود Tesla Model 3 أقل بقليل من 7 كيلومترات لكل كيلوواط / ساعة. بافتراض أن سيارتنا الشمسية تتمتع بنفس كفاءة الطاقة ، مع أربعة أمتار مربعة من الألواح الشمسية المنتجة بشكل لا يصدق (الكمية التي تخطط Sono Motors لوضعها على Sono) ، سوف يستغرق الأمر أكثر من 6 ساعات من الشحن المستمر لتغطية 160 كم. بالعودة إلى الكفاءة الحقيقية (أقل من 25٪) ، ندرك أن الآلة سوف تستغرق 26 ساعة من التعرض للشمس لتوليد مثل هذه الكمية الكبيرة من الطاقة.
يمكن أن تساعد عناصر الأغشية الرقيقة التي تستخدم البيروفسكايت في ذلك. البيروفسكايت عبارة عن بلورات سميت على اسم خبير المعادن الروسي ليف بيروفسكي. فهي لا تتطلب تكاليف تعدين كبيرة ، وللوحات المبنية عليها عدد من المزايا المهمة على نظيراتها الكهروضوئية التقليدية القائمة على السيليكون. يمكن أن تكون أرق من ورقة ، وتمتص الضوء مع نطاق أوسع من الأطوال الموجية ، وتنتج المزيد من الكهرباء لنفس شدة ضوء الشمس ، وتعمل بشكل أفضل في الظل وفي الأيام الملبدة بالغيوم.
لكن هناك عوامل سلبية أخرى أيضًا. على سبيل المثال ، تكون الألواح الشمسية أقل كفاءة إذا لم تكن متوافقة تمامًا مع الشمس. وماذا تفعل في المناطق ذات الغيوم المستمر والأمطار المتكررة والثلوج؟ هناك أيضًا أوساخ وغبار وأضرار من الحجارة على الطريق السريع ، مما يقلل بشكل كبير من كمية الطاقة المجمعة.
مستقبل "السيارات الشمسية"
كل هذا لا يجعل من المستحيل استخدام الألواح الشمسية ، لكنها ليست عملية للغاية حتى الآن. قد تستفيد وسائل النقل الكبيرة مثل الحافلات والقطارات من مساحة سطح أكبر ، ولكن حتى يتم إحراز تقدم كبير في تكنولوجيا الألواح الشمسية ، فمن غير المرجح أن تبدأ السيارات التي تعمل بالطاقة الشمسية بالكامل.
يهتم المهندسون الآن بكيفية دمج الطاقة الشمسية في المركبات الكهربائية لجعلها أكثر كفاءة. تيسلا ، على سبيل المثال ، تخطط لاستخدام "زجاج شمسي" يحول فتحة السقف إلى لوح شمسي شفاف. تأتي بعض منتجات تسلا الحديثة مزودة بألواح شمسية يمكن تخزينها في صندوق السيارة ونشرها فوق السطح. وقد ألهم هذا العديد من الشركات المصنعة للبدء في تطوير سياراتهم الكهربائية التي تستخدم الألواح الشمسية لتمكينهم.
من المشجع أن التكاليف في "صناعة الطاقة الشمسية" آخذة في الانخفاض. أصدرت وكالة الطاقة الدولية (IEA) مؤخرًا تقريرًا سنويًا أشار لأول مرة إلى أن الطاقة الشمسية هي أرخص مصدر للكهرباء لمعظم دول العالم. وستستغل صناعة السيارات هذه الفرص بنشاط.
استنتاج
الألواح الشمسية على السيارات لم تنتشر بعد. إنها لا تكفي لتصبح المصدر الوحيد للطاقة ، لكنها أنظف وأكثر اقتصادا من غيرها. ربما لن نرى سيارات تعمل بالطاقة الشمسية على الطريق في أي وقت قريب ، لكن الفكرة تبدو بالتأكيد فكرة جيدة.
ربما يكون النقل هو الأداة الرئيسية لقتل الكوكب ، سواء من حيث الموارد التي يحرقها أو انبعاثاتها في البيئة. لذلك ، من الطبيعي أن يبحث كل من المستهلكين والمصنعين عن حلول نقل أنظف وأكثر اقتصادا ، ومن المؤكد أن الألواح الكهروضوئية ستلعب دورًا في ذلك.
|| قائمة |
- عقود من التطور
- المشاريع والآفاق
- لماذا تعتبر الطاقة الشمسية افضل من الكهرباء
- الهجينة الشمسية
- هل هناك فرصة لـ "سيارات الشمس"؟
- مستقبل "السيارات الشمسية"
