Panele słoneczne do samochodu: charakterystyka, cechy działania

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-02-19 18:16

Ciągła walka o czystość i bezpieczeństwo środowiska spowodowała rozwój i masową produkcję paneli słonecznych, które znalazły zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu. Przemysł motoryzacyjny również nie został pominięty – małe samochody elektryczne zasilane energią słoneczną dzisiaj nikogo nie zaskakują.

Zasada działania

Samochód zasilany energią słoneczną jest wyposażony w silnik elektryczny, którego źródłem zasilania jest system słoneczny, który zamienia energię słoneczną na energię elektryczną. Zasada „przepuszczalności p-n” elementów krzemowej baterii słonecznej powoduje powstawanie energii elektrycznej według pewnego schematu:

1. Górna warstwa n zawiera fosfor, dolną warstwę p, bor. „Przewodność P-N” fotokomórki jest określana przez tak zwane „złącze p-n” utworzone na granicy dwóch warstw.
2. Ujemnie naładowane elektrony tworzą się w górnej warstwie baterii pod wpływem światła słonecznego, naładowane dodatnio - wdolna warstwa. Pomiędzy warstwami powstaje pole elektryczne i różnica potencjałów ze względu na obecność pewnej liczby cząstek o różnych ładunkach. Przepływ prądu elektrycznego przez obwód jest możliwy tylko wtedy, gdy pomiędzy elektrodami podłączonymi do akumulatora występuje obciążenie, podczas gdy cząstki naładowane dodatnio przesuwają się w dół, a ujemnie naładowane - w górę.

Powyższy schemat może być wykorzystany jako napęd do mechanicznej skrzyni biegów samochodu pod warunkiem podłączenia silnika elektrycznego i urządzeń firm trzecich odpowiedzialnych za działanie poszczególnych systemów samochodu, jako obciążenia dla solaru bateria.

Historia pojazdów solarnych

Początki przemysłu motoryzacyjnego, specjalizującego się w tworzeniu pojazdów na baterie słoneczne, przypadły na połowę XX wieku. Ze względu na opóźnienie technologiczne i niemożność stworzenia energochłonnych akumulatorów oraz potężnych paneli słonecznych o niewielkich rozmiarach, rozwój tego obszaru został wstrzymany, wznawiając go dopiero w latach 90-tych. Zwiększona wydajność systemów solarnych umożliwiła zwiększenie ilości produkowanej energii elektrycznej, nowa generacja energochłonnych akumulatorów umożliwiła stworzenie rezerwy energii wystarczającej na długie podróże.

Nowe typy silników elektrycznych, przekładni, konstrukcji nadwozia i materiałów odegrały znaczącą rolę w rozwoju pojazdów zasilanych energią słoneczną. Obecnie skrzynie biegów pojazdów produkowane są na bazie części o minimalnych oporach toczenia, elementówkorpus - wykonany z lekkiego i wytrzymałego tworzywa sztucznego. Zastosowane silniki to jednostki bezszczotkowe oparte na biegunach wykonanych z magnetycznych materiałów ziem rzadkich.

Koła silnikowe to kolejny wynalazek, który dał impuls do rozwoju tej branży. Ich technologia polega na umieszczeniu silnika elektrycznego na każdym z kół napędowych, co znacznie zwiększa ogólną sprawność mechanizmu przekładni.

Pojawienie się elastycznych paneli słonecznych i zwiększenie obszaru pochłaniania energii wpłynęło na wzrost mocy paneli słonecznych do akumulatora samochodowego.

Średnia cena samochodu

Wysoka cena pojazdów wykorzystujących systemy solarne jako źródło energii wynika ze złożoności ich montażu i jednoczęściowej produkcji. Producenci samochodów opracowujący takie modele nie rozpowszechniają informacji o technologiach, maszynach i ich cenie. Mimo to koszt samochodów już wprowadzonych do produkcji seryjnej – na przykład modelu Astrolab francuskiej firmy Venturi – wynosi około siedmiu milionów rubli.

Godność

Przed klasycznymi silnikami spalinowymi pojazdy zasilane energią słoneczną mają wiele zalet:

• Przyjazny dla środowiska ze względu na brak szkodliwych emisji.
• Nieograniczona energia słoneczna.
• Nie ma potrzeby budowania stacji ładowania i stacji benzynowych
• Długa żywotność.
• Niedroga i darmowa energia.

Wady

Szerokie wprowadzenie do eksploatacji baterii słonecznych jest utrudnione przez następujące wady:

• Wysoki koszt akumulatorów ze względu na potrzebę innowacyjnych technologii i produkcji jednostkowej.
• W porównaniu z silnikami spalinowymi, samochody wyścigowe zasilane energią słoneczną mają niższą prędkość i mniejszy zasięg.
• Proces działania komplikuje brak usług i napraw specjalizujących się w systemach solarnych.

Samodzielna instalacja

Montaż paneli słonecznych na samochodzie jest możliwy własnymi rękami, pod warunkiem dostępności niezbędnych narzędzi ręcznych, wiedzy z zakresu mechaniki i elektromechaniki oraz czasu wolnego.

Konwersja energii słonecznej na energię elektryczną odbywa się w kolektorze umieszczonym na karoserii samochodu. Akumulator przechowuje wytworzoną energię.

Poziom naładowania akumulatora, zużycie zmagazynowanej energii i pobór prądu silnika elektrycznego są regulowane przez elektroniczną jednostkę sterującą zamontowaną w samochodzie. Przekładnia mechaniczna napędza koła pojazdu, przekształcając energię elektryczną w ruch obrotowy.

Podczas montażu paneli słonecznych pożądane jest użycie fabrycznych elementów konstrukcyjnych. Dla ciała są tylko dwa wymagania - wytrzymałość i niska waga. Jego wymiary uzależnione są od wymiarów głównych elementów oraz montowanego na dachusamochód na baterie słoneczne. Parametry techniczne akumulatora, modułu elektronicznego i silnika elektrycznego muszą odpowiadać mocy wybranego panelu.

Optymalne umieszczenie: dach samochodu

Minimalna powierzchnia systemu słonecznego do uzyskania wymaganej mocy to 1 m2, co wyjaśnia częste umieszczanie paneli słonecznych na dachu samochodu. Panele mocuje się do powierzchni dachu za pomocą specjalnych wsporników, kleju silikonowego lub rzepów. Bateria słoneczna jest wybierana przez właściciela samochodu na podstawie postawionych celów: na przykład do systemu audio i innych dekoracji w samochodzie na baterii słonecznej wystarczy zainstalować kompaktowy panel. Taka stacja nie będzie miała wystarczającej mocy do naładowania akumulatora.

Umieszczenie pulpitu

Składane panele słoneczne można zainstalować na desce rozdzielczej i przechowywać w bagażniku. Korpus elementu musi być wykonany z wytrzymałego tworzywa odpornego na wysokie temperatury. Baterie wykonane z zawodnego i taniego materiału mogą się wypaczać pod wpływem bezpośredniego światła słonecznego i wysokich temperatur.

Panele słoneczne do ładowania akumulatora samochodowego są podłączane na dwa sposoby:

• Standard - przez zapalniczkę.
• Przez zaciski akumulatora.

Przed instalacją i podłączeniem należy zapoznać się z instrukcją producenta baterii słonecznej. Przyczyna uszkodzenia instalacji słonecznej i wyposażenia elektrycznego samochodu w większości przypadków jest nieprawidłowapodłączenie akumulatora.

Zasady ładowania baterii

Wartość prądu podczas ładowania akumulatorów kwasowo-ołowiowych nie powinna przekraczać 10-12% ich pojemności, co wpływa na czas ładowania akumulatorów. Wysokiej jakości i niezawodny akumulator o wydajności 60 A/h jest ładowany prądem, którego maksymalna wartość to 5-6 A. Przy takich wskaźnikach średni czas ładowania wynosi 10-12 godzin. Ryzyko awarii akumulatora wzrasta w przypadku skrócenia czasu ładowania lub znacznego zwiększenia określonych parametrów.

Panele słoneczne minimalizują wszelkie zagrożenia ze względu na fakt, że ich maksymalny prąd nie przekracza 1-2 A. Akumulator ma wystarczającą moc do 7 W, aby utrzymać wydajność akumulatora, natomiast baterie słoneczne o mocy 50 -70 są wymagane do pełnego naładowania Takie systemy są wyposażone w kontrolery, które regulują parametry techniczne paneli i utrzymują wydajność oraz integralność baterii.

Akumulator 50Ah można w pełni naładować w ciągu 7-9 godzin przy użyciu panelu słonecznego 40W 20V.

Optymalna długość paneli słonecznych zainstalowanych w samochodzie powinna wynosić jeden metr, napięcie i moc - odpowiednio 12 woltów i 15 watów. Eksperci zdecydowanie zalecają zakup kontrolera lub podobnego urządzenia sterującego, które może chronić system pokładowy pojazdu i akumulator przed cofaniem lub nadmiernym ładowaniem. Panele słoneczne są często łączone w jeden łańcuch w celu zwiększeniapojemności i są umieszczone na dachu samochodu o odpowiedniej powierzchni.

Przegląd modelu

Sieć oferuje szeroką gamę fotosłonecznych paneli do samochodu, jednak przy bogatym wyborze nie wszystkie panele mają odpowiednią jakość i niezawodność. Eksperci proponują zastanowić się nad trzema popularnymi modelami systemów słonecznych o niezbędnych cechach.

Panele słoneczne Sunsei SE-500

Popularny i poszukiwany model układu słonecznego o kompaktowych wymiarach - 38x36x3 cm. Producent oferuje w zestawie wodoodporne etui do przechowywania i transportu.

Moc małych paneli słonecznych nie przekracza 7,5 W, prąd wynosi 0,6 A. Sunsei SE-500 są zamontowane na statywie i zapewniają pracę akumulatora samochodowego przez kilka godzin, pod warunkiem, że silnik jest wyłączony.

Akumulator jest ładowany zarówno przy pracującym silniku, jak i przy wyłączonym silniku. Panel słoneczny jest dostarczany z wtyczką i zaciskami zapalniczki. Sądząc po recenzjach paneli słonecznych do samochodu, wielu konsumentów instaluje Sunsei na łodziach z silnikiem diesla, ciężarówkach i ciągnikach.

Wadą panelu słonecznego SE-500 jest jego niska moc, równoważona przez połączenie kilku elementów w jedną sieć.

Bateria SunForce

Model z panelem słonecznym kanadyjskiego producenta. Nominalne wymiary akumulatora to 97x35x4 centymetry, napięcie i moc 1,5 A i17 W odpowiednio. W komplecie z wtyczką do gniazda zapalniczki, zaciskami i kontrolerem 7A/12V.

Pomimo swoich rozmiarów można go łatwo zainstalować na dachu lekkich pojazdów, łodzi, ciężarówek i sprzętu specjalnego. Dodatkowym atutem modelu jest możliwość pracy we mgle i deszczu.

Panel TCM-15F

Przenośne panele słoneczne do samochodu z elastyczną karoserią, mocą 15 W, napięciem 1A i kompaktowymi wymiarami - 60x27x0,5 centymetra. Dzięki niewielkim rozmiarom panel można łatwo złożyć i bezpiecznie zamontować na dachu pojazdu. Hermetyczna obudowa panelu słonecznego ma wystarczającą niezawodność. Specyfikacje zapewniają dość wysoką sprawność 22%.

Recenzje

Właściciele samochodów w swoich recenzjach paneli słonecznych do samochodu zwracają uwagę na konieczność zakupu kompletnego zestawu wyposażenia do systemu słonecznego, w tym paneli, odpornej na wibracje i wytrzymałej obudowy z aluminiową powierzchnią, która dobrze odprowadza ciepło, kontroler i akumulator. Ten ostatni działa tylko w połączeniu z akumulatorami ołowiowymi i musi mieć moc znamionową 12 woltów. Efektywne i nieprzerwane działanie paneli słonecznych jest możliwe tylko wtedy, gdy są one ustawione prostopadle do promieni słonecznych. W idealnym przypadku właścicielom samochodów zaleca się zakup specjalnego systemu, który śledzi położenie słońca i znajduje optymalny kąt akumulatora w trybie automatycznym, ale ten rodzaj konstrukcji kosztuje dużo, gdymontaż.

Podczas instalowania baterii słonecznej w samochodzie należy wziąć pod uwagę charakterystykę wybranego modelu, akumulatora samochodowego i sieci pokładowej. Producenci paneli słonecznych w zestawie dostarczają szczegółowe instrukcje dotyczące instalacji i obsługi produktów o nominalnych wartościach mocy, pojemności i napięcia. Standardowe wyposażenie może również obejmować kontroler, zaciski akumulatora i wtyczkę do gniazda zapalniczki.

Samochodowe systemy fotowoltaiczne nie są całkowitym zamiennikiem akumulatora, ale umożliwiają doładowanie akumulatora i zasilanie głównego wyposażenia elektrycznego samochodu. Najlepszym sposobem wykorzystania baterii słonecznej jest doładowanie baterii w sytuacjach awaryjnych. Pełne naładowanie akumulatora jest możliwe tylko za pomocą ładowarki sieciowej.