論太陽(yáng)能汽車的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)

張迪

摘 要：從全球來(lái)看，已探明的石油儲(chǔ)量只能用到2040年，天然氣也只能延續(xù)50-60年左右，即使是儲(chǔ)量最豐富的煤炭最多也只能夠維持二三百年。就連近代才發(fā)展起來(lái)的核能發(fā)電的原料鈾儲(chǔ)量也是有限的，而且還存在安全和污染的難題。節(jié)能、環(huán)保和安全技術(shù)是汽車工業(yè)“永恒的三大主題”，其中的核心是新能源技術(shù)。本文探討了太陽(yáng)能在汽車上的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：新能源；太陽(yáng)能；汽車

1 太陽(yáng)能汽車的優(yōu)點(diǎn)

太陽(yáng)能電動(dòng)車以光電代油，可節(jié)約有限的石油資源。白天，太陽(yáng)電池把光能轉(zhuǎn)換為電能自動(dòng)存儲(chǔ)在動(dòng)力電池中，在晚間還可以利用低谷電（220V）充電。無(wú)污染，無(wú)噪音。因?yàn)椴挥萌加停?yáng)能電動(dòng)車不會(huì)排放污染大氣的有害氣體。沒(méi)有內(nèi)燃機(jī)，太陽(yáng)能電動(dòng)車在行駛時(shí)聽(tīng)不到燃油汽車內(nèi)燃機(jī)的轟鳴聲。

2 太陽(yáng)能在汽車上應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 作為驅(qū)動(dòng)力

這一應(yīng)用方式，一般采用特殊裝置吸收太陽(yáng)能，再轉(zhuǎn)化為電能驅(qū)動(dòng)汽車運(yùn)行。按照應(yīng)用太陽(yáng)能的程度又可分為如下兩種形式：⑴太陽(yáng)能作為第一驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)汽車。完全用太陽(yáng)能為驅(qū)動(dòng)力代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃油，這種太陽(yáng)能汽車與傳統(tǒng)的汽車不論在外觀還是運(yùn)行原理上都有很大的不同，太陽(yáng)能汽車已經(jīng)沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)、驅(qū)動(dòng)、變速箱等構(gòu)件，而是由電池板、儲(chǔ)電器和電機(jī)組成。利用貼在車體外表的太陽(yáng)電池板，將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換成電能，再通過(guò)電能的消耗，驅(qū)動(dòng)車輛行駛，車的行駛快慢只要控制輸入電機(jī)的電流就可以解決。⑵太陽(yáng)能和其它能量混合驅(qū)動(dòng)汽車。太陽(yáng)能輻射強(qiáng)度較弱，光伏電池板造價(jià)昂貴，加之蓄電池容量和天氣的限制，使得完全靠太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的汽車的實(shí)用性受到極大的限制，不利于推廣。因此就出現(xiàn)了一種采用太陽(yáng)能和其它能量混合驅(qū)動(dòng)的汽車。這種汽車既有汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，又有電動(dòng)機(jī)。

2.2 作為汽車輔助能源

在傳統(tǒng)汽車上可以用太陽(yáng)能作為輔助動(dòng)力，以減少常規(guī)燃料的消耗，而且現(xiàn)代汽車的電器化程度曰益提高，各輔助設(shè)備的耗電量也因此急劇增加。這方面的應(yīng)用主要有以下幾種形式：⑴太陽(yáng)能用作汽車蓄電池的輔助充電能源。在轎車上加裝太陽(yáng)電池后，可在車輛停止使用時(shí)，繼續(xù)為電池充電，從而避免電池過(guò)度放電，節(jié)約能源。⑵用于驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇和汽車空調(diào)等系統(tǒng)。汽車在陽(yáng)光下停泊，由于車內(nèi)空氣不流通，使得車體成了收集太陽(yáng)能的溫室，造成車內(nèi)溫度升高，使車內(nèi)釋放大量的有害物質(zhì)，從而使車內(nèi)空氣品質(zhì)變?cè)恪Ｈ艏友b太陽(yáng)能裝置，比如加裝太陽(yáng)能風(fēng)扇等，則可以為車輛在停泊期間無(wú)能耗提供新風(fēng)并降溫，保證車輛再次上路時(shí)有良好的空氣品質(zhì)。

3 太陽(yáng)能汽車的設(shè)計(jì)制造

3.1 車身與底盤(pán)

通常，有三種類型的底盤(pán)使用在太陽(yáng)能汽車上：空間框架結(jié)構(gòu)；半單體橫造或碳纖維；單體橫造。

一個(gè)空間框架使用一個(gè)焊接或保護(hù)管結(jié)構(gòu)用于支撐裝載或車體，這種車體重量輕，但不能裝載。合成的外殼是可以將分離的底盤(pán)組裝起來(lái)。半單體橫造或碳橫梁使用合成橫梁和空間隔開(kāi)達(dá)到支撐裝載的能力，而整合就不能支撐裝載并承受一個(gè)整體的腹部底盤(pán)。在太陽(yáng)能汽車的頂部每段是經(jīng)常分割成片狀，從而能夠附加到腹部盤(pán)的上面。一個(gè)單體橫造的太陽(yáng)能汽車的底盤(pán)使用軀體結(jié)構(gòu)并用來(lái)支撐裝載。這三種類型的太陽(yáng)能汽車底盤(pán)都能制造出強(qiáng)勁而又輕量型的太陽(yáng)能汽車出來(lái)。

3.2 太陽(yáng)能陣列

太陽(yáng)能陣列是太陽(yáng)能汽車的一種資源。陣列是由許多PV光電池板組成。這些光電池板是將太陽(yáng)能能量轉(zhuǎn)變成電能。每一組使用太陽(yáng)能光電板技術(shù)的一種來(lái)制造陣列。這些陣列類型需要符合比賽規(guī)則，受到太陽(yáng)能汽車尺寸和部件的費(fèi)用等的制約。太陽(yáng)能光電池板是通過(guò)電線連接。若干個(gè)電線串并聯(lián)在一起，連接光電池片從而達(dá)到蓄電池規(guī)定的電壓。這里有幾種方法使得太陽(yáng)能光電池組合在一起。但是一個(gè)最基本的目標(biāo)就是在有限的空間內(nèi)能夠盡可能的裝上多的太陽(yáng)能光電池板。太陽(yáng)能光電板很脆弱并且很容易被損壞。這些光電池板保護(hù)主要來(lái)自于天氣和空氣壓縮而出現(xiàn)裂口。有幾種方法可以壓縮光電池板，目標(biāo)是增加最小的重量來(lái)保護(hù)太陽(yáng)能光電池板。在白天里，電力是通過(guò)太陽(yáng)能光電池陣列依靠天氣和太陽(yáng)的位置而得到能量，通過(guò)太陽(yáng)能陣列自己的轉(zhuǎn)換變成動(dòng)力。

3.3 太陽(yáng)能光電板

一個(gè)太陽(yáng)能光電板能將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋９庾釉谌展庀庐a(chǎn)生能量帶動(dòng)電子從一個(gè)半運(yùn)動(dòng)的金屬粒子的一層轉(zhuǎn)移到另一個(gè)層面，電子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了通用的電力。目前，主要有兩種類型的光電板：硅和砷化物。在這里有幾個(gè)不同的等級(jí)并且有不同的效能。環(huán)繞地球衛(wèi)星是典型的使用砷化合物，而硅則更為普遍的為地球（陸地）基礎(chǔ)設(shè)備的使用。一般等級(jí)的太陽(yáng)能汽車通常使用陸地級(jí)硅電池板。許多獨(dú)立的硅片（靠近1000個(gè)）被組合，形成太陽(yáng)能陣列。依靠電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)能汽車。這些陳列的通常工作電壓在50-200V，并能提供1000W的電力。能量的大小受到太陽(yáng)、云層的覆蓋度和溫度的影響陣列的輸出。超級(jí)太陽(yáng)能汽車通常類型的太陽(yáng)能光電板也能使用。但更多的是使用太空級(jí)光電板。這種板很小，但是比普通的硅片電池板要昂貴的多，然而它們的使用效率非常的高。光電池板具有很強(qiáng)的技術(shù)性。它們的發(fā)展和使用是隨著技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。并有部分是用于太空旅行和衛(wèi)星輸送系統(tǒng)中。

[參考文獻(xiàn)]

[1]陳清泰.新能源汽車行業(yè)研究專題報(bào)告[R].國(guó)金證券，2009-03-03.

[2]李偉利.我國(guó)新能源汽車發(fā)展分析[J].當(dāng)代石油石化，2010（1）.