كيف تغير السيارات الكهربائية ذات الألواح الشمسية اللعبة

بوسطن غلوب / جيتي إيماجيس

قد لا يكون هناك إيقاف لـ ثورة المركبات الكهربائية (EV). في مارس 2023 ، نصف جميع عمليات تسجيل السيارات بالتجزئة الجديدة في منطقة سوق سان فرانسيسكو كانت مكهربة - هجينة ، هجينة بالكهرباء أو EV كاملة. إن تسخير الطاقة المجانية والمتجددة للشمس من خلال دمج الألواح الشمسية على سطح السيارة الكهربائية يعد بمثابة مركبات ذاتية الشحن.

إذا تمكنت المركبات الكهربائية من توليد طاقة كافية لشحن بطارياتها عالية الجهد ، فسيؤدي ذلك إلى تقليل "قلق النطاق" ، تكاليف التشغيل الإجمالية, الضباب الدخاني والضغط على شبكة الكهرباء. حاليًا ، تقوم المركبات الكهربائية بشحن بطارياتها جزئيًا من خلال أنظمة الكبح المتجددة. حسب عادات القيادة والطقس ، فإن الألواح الشمسية جنبًا إلى جنب مع الكبح المتجدد لديها القدرة على إضافة آلاف الأميال "المجانية" سنويًا.

فلماذا لا يتم تغطية جميع المركبات الكهربائية بالفعل بألواح شمسية فعالة؟ لأن المركبات الكهربائية تفتقر إلى المساحة السطحية لتوليد طاقة شمسية كافية لإعادة شحن بطارياتها.

من يصنع سيارات كهربائية بألواح شمسية؟

العديد من الشركات الناشئة في تصنيع السيارات تعد مركبات كهربائية تعمل بالطاقة الشمسية (sEV). تشمل الشركات المصنّعة التي تعرض مركبات مزودة بمركبات ذاتية الدفع أو تخطط لتقديمها ما يلي:

• هيونداي: يوفر Ioniq 5 خيار سقف الألواح الشمسية والذي ، وفقًا لشركة Hyundai ، يمكن أن يضيف ما يصل إلى 1200 ميل في السنة من النطاق الإضافي.
• مرسيدس بنز: تخطط لطرح مفهوم Vision EQX لسقف الألواح الشمسية في السوق بحلول نهاية عام 2023. تقول مرسيدس-بنز إن الطراز EQXX النموذجي يضيف ما يصل إلى 15 ميلاً من النطاق في اليوم ، أو 3750 ميلاً في السنة.
• فيسكر ، إنك: يوفر Fisker Ocean ، المقرر تسليمه في خريف عام 2023 ، سقفًا اختياريًا من الألواح الشمسية بطول كامل من المتوقع أن يضيف 1500 ميل في السنة.
• السنة الضوئية: لقد صممت مركباتها الكهربائية للقيادة التي تعمل بالطاقة الشمسية ، حيث تطالب بما يصل إلى 43 ميلاً إضافياً في اليوم من 54 متراً مربعاً. قدم. الألواح الشمسية.
• سونو موتورز: قيل إن سيون مغطاة بالكامل بألواح شمسية ووعدت بـ 3500 ميل في السنة من الطاقة الشمسية. لكن سونو أنهت برنامج السيارة قبل طرح النموذج في السوق.

ما هي نسبة EVS المصنعة حاليًا التي تحتوي على ألواح شمسية؟

ربما أقل من 1٪.

البيانات المتعلقة بالنسبة المئوية لمركبات التدمير الذاتي المصنعة نادرة. مع حطمت الأرقام القياسية لمبيعات السيارات الكهربائية في الولايات المتحدة في عام 2022 تُقدَّر بحوالي أقل بقليل من 1،000،000 ، فإن sEVs هي بالكاد صورة على الرادار. إنها قابلة للمقارنة بالمركبات الكهربائية قبل 10 سنوات ، مع 90.000 مركبة كهربائية عكس 15.000.000 بمحركات الاحتراق الداخلي (ICE) - حوالي نصف واحد بالمائة من إجمالي مبيعات السيارات في الولايات المتحدة.

كيف تعمل السيارات الكهربائية مع الألواح الشمسية؟

Yagi Studio / Getty Images. ياجي ستوديو / جيتي إيماجيس

تقوم الألواح الشمسية بتحويل جزيئات ضوء الشمس (الفوتونات) إلى تيار مباشر قابل للاستخدام (DC).

تتميز الألواح الشمسية بخلايا كهروضوئية فردية مصنوعة من السيليكون ومواد شبه موصلة أخرى. عندما يضرب ضوء الشمس خلية ، فإن هذه المواد تولد الكهرباء. يتم تخزين التيار المباشر المتولد بسهولة في بطارية ذات جهد كهربائي منخفض أو عالي الجهد.

تنتج المركبات الكهربائية المزودة بألواح شمسية صغيرة طاقة كافية لتشغيل أنظمة الجهد المنخفض مثل المصابيح الأمامية ومروحة تبريد مكيف الهواء ومساحات الزجاج الأمامي وأنظمة المعلومات والترفيه.

فوائد الألواح الشمسية على المركبات الكهربائية

يعد توفير المال الميزة الرئيسية لشحن بطاريات المركبات الكهربائية بأشعة الشمس. تشمل المزايا الأخرى ما يلي:

• زيادة نطاق القيادة;
• تقليل البصمة الكربونية ؛
• بطاريات أخف وأصغر كثيفة الطاقة ؛
• يقلل التصميم الأيروديناميكي من مقاومة الرياح.

هل هناك عيوب؟

نعم. الأهم من ذلك ، لا يمكن شحن البطاريات في الليل أو عندما تمطر.

تشمل العوائق الأخرى ما يلي:

• تكلفة إضافة الألواح الشمسية إلى المركبات الكهربائية ؛
• قد تفتقر مناطق البلد إلى "الظروف المثالية" لشحن المركبات الكهربائية ؛
• يجب الحفاظ على الألواح نظيفة وصيانتها لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة.

ماذا تعني الألواح الشمسية في المركبات الكهربائية لمستقبل القيادة؟

صور JUNG YEON-JE / Getty Images

في المستقبل القريب ، سيظل المصنعون حذرين قبل المضي قدمًا في دمج الألواح الشمسية في المركبات الكهربائية. ومع ذلك ، كتكنولوجيا الألواح الشمسية يتحسن ، قد يلعب دورًا مهمًا في تشغيل قطاع النقل حيث ينتقل من محركات الاحتراق الداخلي (ICE) إلى المركبات الكهربائية.

يمكن لمجموعات الألواح الشمسية الإضافية EV إنتاج حوالي 50 واط من الكهرباء لشحن البطارية ذات الجهد المنخفض. لكن كن حذرًا: لا ينبغي أن يعمل القائمون على DIY على الأنظمة الإلكترونية المتطورة للمركبة الكهربائية - وخاصة نظام الجهد العالي.

هل ستصبح محطات الشحن غير ضرورية؟

لا. محطات شحن المركبات الكهربائية سيكون موجودًا لسنوات.

إذا كنت تبحث عن شراء سيارة كهربائية جديدة لخفض تكاليف الطاقة وانبعاثات الكربون (والتأهل للحصول على ائتمان ضريبي بقيمة 7500 دولار) ، فإن إضافة مجموعة شمسية إلى منزلك لشحن EV الخاص بك هو الأفضل.

بناءً على متوسطات الولايات المتحدة ، يجب أن تكون ستة إلى 10 ألواح شمسية اشحن بطارية السيارة الكهربائية من سعتها 20 إلى 80 بالمائة في أربع إلى ثماني ساعات. هذا صحيح إذا كنت:

• قد 37 ميلاً في اليوم ؛
• تحتوي على ألواح شمسية بقدرة 360 واط ؛
• جرب ما لا يقل عن خمس ساعات من ضوء الشمس في اليوم.

تؤثر هذه العوامل وغيرها على معدلات الشحن والأوقات.

افكار اخيرة

فكرة استخدام الألواح الشمسية في الشحن الذاتي للمركبة الكهربائية مثيرة للاهتمام. إنه مثل مطالبة سيارة ICE بإنتاج البنزين الخاص بها - فكرة جديدة ، ولكنها ليست مجدية. لا تقدم تقنية EV الشمسية الحالية نسبة التكلفة إلى الكفاءة لتبرير النفقات المضافة.

ومع ذلك ، وفقا ل المراجعة الفنية لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، ستعمل البطاريات التي تم إنشاؤها من خلايا الحالة الصلبة من ألياف الكربون وغيرها من تقنيات البطاريات الجديدة الناشئة على زيادة الأداء بشكل كبير. وهذا هو المفتاح لأن الألواح الشمسية أصبحت فائقة الكفاءة مع تحسن أداء البطارية.

أضف إلى ذلك أشكال الجسم التقدمية المصنوعة من مواد أخف (مثل التيتانيوم) ، وهذا يساعد في جعل sEVs حقيقة واقعة. لا يمكن أن تأتي لحظة في وقت مبكر جدا.

بحث المؤلف روبرت ن. شاريت يُظهر تلبية متطلبات البنية التحتية لدعم نمو المركبات الكهربائية ، جنبًا إلى جنب مع الهدف المتمثل في طاقة نظيفة بنسبة 100٪ بحلول عام 2035 ، منطقية ولكنها غير واقعية. تخطط عدة ولايات لحظر مبيعات شركة ICE في عام 2035. ومع ذلك ، يقول إن شبكة الطاقة تستخدم "محولات ذات حجم غير مناسب". بالإضافة إلى ذلك ، كما يقول ، فإن "عدم إصدار تصاريح لخطوط نقل الكهرباء الجديدة" يمثل عقبة أمام هذه الأهداف السامية.

إن توليد قوتهم الخاصة من جلود الجسم المصنعة من الألواح الشمسية وتخزين تلك الطاقة في بطارياتهم الخاصة سيجعل سيارات الدفع الرباعي خيارًا جذابًا. السيارات الكهربائية التي تعمل بالطاقة الشمسية هي المستقبل. نحن لسنا متأكدين فقط متى سيأتي هذا المستقبل.

بوب لاشيفيتا هو فني سيارات ومعلم وكاتب مستقل حائز على جوائز في ASE و General Motors ، وقد كتب عن إصلاحات السيارات ذاتية الصنع وموضوعات صيانة المركبات. تم عرض أعماله في The Family Handyman ، وكتاب Reader's Digest ومجلة Classic Bike Rider. لقد كان مدرسًا مهنيًا وتقنيًا لمدة 25 عامًا في تدريس تكنولوجيا السيارات ، بالإضافة إلى كتابة المنح الحكومية والفيدرالية والتنظيمية. كما ساعد في تصميم نموذج فريد لتسليم المناهج يدمج المعايير الأكاديمية الصارمة ذات الصلة بسلاسة في التعليم المهني والتقني.