La crisi energetica che imperversa nel mondo è doppiamente spiacevole per gli automobilisti: oltre al forte aumento dei prezzi dei servizi di assistenza automobilistica, aumentano anche i costi del carburante. Naturalmente, in questo caso, ha senso studiare la possibilità di acquistare/rifare un'auto che si muoverebbe utilizzando fonti energetiche rinnovabili (alternative), compresa l'energia solare.

Storia e progressi nello sviluppo delle “auto solari”

La prima, che coprì una distanza più o meno significativa, fu l'auto del danese H. Tolstrup, con l'aiuto della quale l'inventore riuscì ad attraversare l'Australia nel 1982. È vero, ora la velocità raggiunta di 20 km/h sembra ridicola. Pertanto la Dream Car, introdotta all'inizio del 21° secolo, raggiungeva già una velocità di 135 km/h. Sembra che ci siano progressi, e qualche progresso in questo. Ma…

In movimento macchina solare grazie alla presenza dei fotoconvertitori. Sono responsabili del processo di accumulo dell’energia solare, che poi aziona il motore. Ed è qui che sorgono i problemi:

• l'efficienza delle fotocellule non supera il 12%;
• i motori leggeri brushless o a bassa velocità (integrati direttamente nelle ruote motrici) sono disponibili solo nei prototipi e la loro produzione non è stata messa in produzione. Il che è comprensibile, data la scarsa richiesta di tali motori;
• Il peso dell'auto, da cui dipenderà la sua efficienza energetica, non può essere ridotto costantemente, poiché prima o poi ciò influirà negativamente sulla resistenza e sulla sicurezza dell'auto. Le carrozzerie in fibra di carbonio sono molto costose;
• I pneumatici “auto solari” devono avere un coefficiente di attrito volvente minimo e allo stesso tempo avere una sufficiente aderenza al fondo stradale. Michelin ha già padroneggiato la produzione di tali pneumatici (modello Radial X), ma non stiamo ancora parlando della loro produzione in serie.

L'unica cosa in cui gli appassionati di costruzioni sono riusciti è auto ad energia solare- ecco come è nel design della carrozzeria. Con l'aiuto della modellazione 3D e del successivo soffiaggio del campione finito nella galleria del vento, la razionalizzazione dell'auto raggiunge praticamente il massimo delle attuali capacità tecniche. Forse è per questo che i migliori esempi di “auto solari” hanno forme e contorni molto insoliti (vedi Fig. 1).

Progetti esistenti di auto solari

La produzione di prototipi di tali macchine viene effettuata da giganti automobilistici come BMW, Toyota, Mercedes, così come una società francese Venturi, azienda svizzera Verde GT ecc.

Gli sviluppi procedono in due direzioni:

1. creazione di un progetto misto di un'auto ad energia solare, che in tempo nuvoloso potrebbe essere ricaricata dalla rete e funzionare come una semplice auto elettrica;
2. creare un veicolo in cui l'energia del sole venga utilizzata per alcune necessità ausiliarie: ad esempio per il funzionamento di un sistema di navigazione o del condizionatore di un'auto.

Come potete vedere, il tema della realizzazione di un’auto “pulita” alimentata esclusivamente dall’energia solare non è ancora all’ordine del giorno. Nel frattempo, i progetti sperimentali di tali auto sono già stati testati e offerti in vendita agli appassionati di auto molto ricchi che sono già stufi dei design tradizionali.

Le soluzioni tecnologiche di maggior successo per un’auto ad energia solare sono:

- « Astrolab"(vedi Fig. 2) dall'azienda Venturi– velocità massima 120 km/h, autonomia autostradale 110 km, superficie pannelli con fotoconvertitori 3,6 mq, prezzo – 92.000 euro;

- « Sunswift eV"(vedi Fig. 3) - un'idea congiunta di aziende australiane Bilstein e Ohlins. L'auto accelera fino a una velocità di 75 km/h, con una riserva di carica di 300 km. Il prezzo non è stato annunciato.

È possibile convertire un’auto esistente in una “auto solare”?

Lo studente cinese Zhu Zhen Lin, studente della West Virginia University (USA), è riuscito a trasformarsi in macchina solare un'auto di serie ordinaria (vedi Fig. 4). L'auto ha un'autonomia fino a 70 km, con una velocità massima di circa 40 km/h.

I pannelli solari dell'auto sono costituiti da 22 convertitori fotovoltaici installati sul tetto, sulle fiancate e sul cofano dell'auto. Naturalmente, questo design non può essere definito particolarmente estetico, ma un'auto del genere ha le funzionalità necessarie per guidare lungo le strade cittadine. E, cosa più importante, lo studente cinese ha speso solo 2.400 dollari per tutta la ristrutturazione.

Pertanto, ci sono prospettive per le automobili che utilizzano l'energia solare. Il modo migliore per implementarli è come un sistema di propulsione combinato, che non dipenderà dalle condizioni meteorologiche e atmosferiche.

È noto da tempo che i pannelli fotografici possono essere installati sui tetti delle auto. Ma poche persone pensano che sia già stata creata un'auto a energia solare a tutti gli effetti, che funziona solo con l'energia solare. Inoltre, questi non sono esempi isolati di inventori dilettanti, ma sviluppi completamente moderni di grandi aziende.

Inoltre, esiste anche un campionato speciale in cui solo le auto ad energia solare hanno il diritto di competere. Si chiama World Solar Challenge e si svolge in Australia. Secondo il regolamento i partecipanti dovranno superare i 3000 km che separano Darwin da Adelaide (ovvero attraversare tutta l'Australia da nord a sud), senza utilizzare alcuna fonte energetica aggiuntiva. Questo campionato si tiene ogni due anni, nel 2013. Vi hanno gareggiato 40 squadre provenienti da più di 20 paesi partecipanti. La vittoria venne poi conquistata dall'olandese Nuon, la cui vettura mantenne una velocità media di 90 km/h, nonostante le avverse condizioni atmosferiche.

Caratteristiche delle auto solari

Pertanto, le auto a energia solare non sono più un mito, ma una realtà ordinaria. È vero, il nome “auto” non è del tutto corretto; in realtà si tratta di un’auto elettrica, perché è dotata di un motore elettrico. Sul tetto dell'auto sono posizionati dei pannelli fotografici che forniscono energia al motore. Esistono anche potenti batterie necessarie per immagazzinare energia. Inoltre, di norma, i produttori offrono un'opzione combinata per caricare le batterie. Cioè, se necessario, possono essere ricaricati da una rete elettrica speciale. Questo viene fatto per aumentare l'affidabilità e la durata dell'auto solare.

I vantaggi dell’uso diffuso di tali veicoli elettrici solari sono evidenti. Ciò include l'assenza di inquinamento ambientale, la facilità d'uso e l'indipendenza dalle stazioni di servizio. Tuttavia, ci sono una serie di problemi. Innanzitutto, l’efficienza delle moderne celle solari non è sufficientemente elevata (e il costo dei prototipi ad alte prestazioni è troppo alto). Inoltre, questa è la necessità di ridurre il più possibile il peso dell'auto senza ridurne la resistenza, ovvero l'uso di materiali compositi sufficientemente costosi.

Tuttavia, gli ingegneri continuano a lavorare attivamente in questa direzione, poiché la promessa dei veicoli solari è fuori dubbio. Ciò significa che sono necessarie una batteria solare efficace, ma non troppo costosa e composizioni durevoli ma leggere per l'alloggiamento (dopo tutto, il peso del motore elettrico e delle batterie non può essere abbassato al di sotto di un certo livello).

Quali tipi di auto solari esistono?

Le auto a energia solare si distinguono dalla norma. Il loro design ricorda molto spesso una sorta di fantastici dispositivi del futuro, e non del tutto reali, macchine funzionanti. Ciò è spiegato non tanto dall'immaginazione degli sviluppatori, ma dalla necessità pratica. Dopotutto, affinché un'auto del genere funzioni completamente, sono necessari molti pannelli solari, quindi l'area di copertura deve essere aumentata.

Stella - auto solare per famiglie dai Paesi Bassi

In Olanda (Università Tecnica di Eindhoven) hanno creato un concetto che può facilmente rivendicare il titolo di “prima auto familiare al mondo ad energia solare”. Il prototipo si chiama Stella e può ospitare quattro persone. Inoltre, non solo accoglie, ma consente anche loro di adattarsi comodamente in cabina. Inoltre, l'auto ha anche un bagagliaio abbastanza spazioso. La carrozzeria della Stella è realizzata in fibra di carbonio e alluminio, quindi il concept pesa solo 380 kg con una lunghezza di 4,5 me una larghezza di 1,65.

Sul tetto dell'auto sono installati pannelli flessibili ad alte prestazioni e il controllo viene effettuato utilizzando un "volante intelligente" e un touch screen (invece dei soliti pulsanti). La velocità massima di Stella è di 110 km/he al buio, con le batterie completamente cariche, può percorrere 600 km. A proposito, nel 2013 Stella ha partecipato con successo alla World Solar Challenge.

Tecnologia da corsa per le masse

Venturi ha lanciato l'auto solare Astrolab. Inoltre, questo non è solo uno sviluppo concettuale, è un modello commerciale a tutti gli effetti che chiunque può acquistare. È progettato per due passeggeri. Le caratteristiche tecniche dell'auto, create sulla base delle auto da corsa di Formula 1, sono abbastanza sufficienti per una comoda guida quotidiana.

La potenza del motore asincrono è di 16 kW, la velocità massima è di 110-120 km/h, il peso dell'auto stessa è di soli 300 kg. Astrolab è dotato di batterie da 7 kW/h e un peso totale di 110 kg.

“Sunmobiles”, ovvero Le automobili alimentate dall’energia generata dai pannelli solari non sono più una fantasia. Inoltre, ogni anno si svolgono gare internazionali di più giorni di questi veicoli innovativi. Ad esempio, quest'anno 37 auto realizzate con un design futuristico hanno percorso una distanza di 3mila km, dalla città di Darwin nel nord del paese ad Adelaide nel sud. La maratona è durata circa una settimana. Allo stesso tempo, le auto si muovevano con l'energia solare solo durante il giorno e di notte si trasformavano in auto elettriche.

(Totale 18 foto)

1. La prima auto elettrica a energia solare fu mostrata al pubblico nel 1955. Era un piccolo modello senza pilota.

2. E trent'anni dopo, nel 1987, si tenne la prima competizione mondiale di auto a energia solare.

3. Da allora, ogni anno in Australia si tiene una competizione di carri semoventi simili: l'Australian World Solar Challenge. La distanza percorsa dai partecipanti da Darwin ad Adelaide è di 3010 km.

5. I principali partecipanti a queste competizioni sono appassionati: studenti e gruppi scientifici delle università. Alcuni progetti sono sponsorizzati da grandi aziende automobilistiche.

6. Tali concorsi equivalgono a uno spettacolo che viene visto ogni anno da circa 200 milioni di persone, il che significa che puoi pubblicizzare ulteriormente i tuoi prodotti.

7. I risultati ottenuti sono interessanti non solo per l'industria automobilistica, perché i satelliti nello spazio sono da tempo alimentati dall'energia solare.

8. Non solo la soleggiata Australia si interessò a tali auto. Ad esempio, negli Stati Uniti, a Denver, ogni anno si svolgono gare di accelerazione. La distanza, come si conviene ai canoni di questa competizione sportiva, è di 402 metri. I risultati possono essere l'invidia dei proprietari di auto che utilizzano la stessa benzina. "Current Eliminator - 3" impiega solo 10,23 secondi per superare questa distanza.

9. Tuttavia, nonostante queste auto non utilizzino una goccia di benzina per spostarsi, il problema delle “auto solari” non è solo la mancanza di giornate soleggiate, come sembra a prima vista.

10. Anche con tempo bello e sereno, l'efficienza delle fotocellule solari è del 15%. Mentre l'efficienza di un motore a combustione interna è del 40-45%, cioè tre volte di più.

11. Un altro svantaggio di queste auto è la potenza. Sviluppano non molto più di 1 litro. Con. e ciò a condizione che l'area delle fotocellule sia di circa due metri quadrati, quindi anche la velocità di tali macchine non è elevata. 100 km/h, con il bel tempo e vento favorevole, è considerato un ottimo indicatore.

12. Eppure ci sono ottimisti che credono nel futuro di tali veicoli.

13. Pertanto, oggi la società francese Venturi ha già due progetti di veicoli elettrici pronti per la produzione in serie: Ecletic e Astrolab. Quest'ultima sembra addirittura un'auto sportiva, anche se solo in apparenza. Non possono ancora vantarsi di un potere affascinante. Eclectic è in grado di sviluppare solo 22 CV. Con.

14. Queste auto, ovviamente, viaggiano senza benzina, ma non per molto. La carica delle batterie ibride nichel-metallo tramite fotocellule è sufficiente per soli 50 km di viaggio, ad una velocità non superiore a 50 km/h.

15. Gli sviluppatori hanno fornito anche un'opzione per le giornate nuvolose. In questo caso, l'auto può essere collegata alla rete e rimettersi in viaggio dopo cinque ore.

16. Ma se non c'è né il sole né una presa a portata di mano, allora puoi utilizzare l'energia eolica, che con vento forte è sufficiente per coprire 15 km.

17. Un parente di Eclectic – Astrolab è in grado di accelerare fino a 120 km/he la sua carica dovrebbe essere sufficiente per 110 km.

18. Il costo di tali autovetture dovrà essere innanzitutto pari a 25mila euro. Quindi per ora tutto questo può essere chiamato solo giocattolo, e non economico per giunta.

Ma chissà, una volta anche il motore a combustione interna veniva percepito in questo modo, ma oggi... In generale, aspettiamo e vedremo.

Le auto solari sono ancora in fase di sviluppo e quindi differiscono notevolmente l'una dall'altra nell'aspetto, nel design e nei parametri di base. Ma tutte queste auto, come quelle mostrate in questo articolo, hanno modelli comuni di base. La cosa principale è la presenza di pannelli solari che assorbono la luce solare e la convertono in elettricità. Nella maggior parte dei modelli, questa elettricità viene immagazzinata in batterie, da dove viene inviata a un motore elettrico che fa girare le ruote.

I progettisti stanno cercando di realizzare automobili solari in modo che possano utilizzare le loro riserve energetiche in modo più efficiente. Pertanto, la maggior parte di queste auto sono realizzate con materiali leggeri e hanno una forma aerodinamica per ridurre la resistenza al vento. Teoricamente, un’auto solare può funzionare indefinitamente perché non richiede altro carburante oltre alla luce solare. Inoltre non produce emissioni, cioè non danneggia l'ambiente. Tuttavia, ha un grosso inconveniente: un'auto del genere non può muoversi di notte e in condizioni completamente nuvolose. Gli esperti stanno ora lavorando per superare tali limitazioni.

Schema di un'auto solare

L'elettricità ricevuta nei pannelli solari viene trasmessa tramite fili all'accumulatore, cioè alla batteria. La batteria alimenta il motore elettrico, che fa girare l'albero della ruota e le ruote. Uno speciale sistema di trasmissione meccanica a 12 velocità consente un utilizzo efficiente dell'energia in diverse condizioni stradali.

Batteria solare

Ogni cella solare è costituita da due strati di silicio: di tipo P, positivo o positivo, e di tipo N, negativo o negativo. Quando la luce colpisce un tale elemento, rilascia elettroni nello strato di tipo P, che a loro volta si spostano nello strato di tipo N. Il motore dell'auto solare utilizza questa riserva di corrente.

Auto della Croce del Sud

Auto della Croce del Sud dispone di pannello solare basculante

La Croce del Sud giapponese è lunga circa 20 piedi, pesa 620 libbre e viaggia su terreno pianeggiante a una velocità fino a 25 mph. E' inoltre dotato di un pannello solare mobile.

Pannello solare mobile

Per garantire che i collettori solari assorbano la maggior parte della luce, il pannello può inclinarsi (a destra) verso il sole, anche mentre l'auto è in movimento.

Pannello solare collettore aerodinamico

La Solar Flare, costruita presso l'Università della California, ha gareggiato nella corsa automobilistica World Solar del 1990. Poi ha camminato per 1.800 miglia attraverso le zone disabitate della terraferma australiana e ha ottenuto l'11° posto in gara. L'auto è lunga sei metri e ha 9.200 celle solari più sottili di un biglietto da visita. La carrozzeria dell'auto è realizzata in resina epossidica rinforzata con carbonio. A bordo è presente una batteria argento-zinco. Una carica, senza energia solare aggiuntiva, è sufficiente per 125 miglia di viaggio.

La corsa attraverso l'Australia non è stata priva di sfide. La trasmissione a catena utilizzata per azionare la ruota posteriore spesso si rompeva, proprio come in una motocicletta. E spesso le gomme si foravano. Arresti imprevisti hanno ridotto la velocità media. Durante quella gara si è scoperto che era di 27 mph invece delle 42 mph previste. Dopo le modifiche tecniche, la "Solar Flare" partecipò nel 1991 a due gare automobilistiche negli Stati Uniti e le vinse.

Un'auto solare non è un'idea nuova, ma non è mai stata completamente realizzata a causa delle caratteristiche oggettive. Questa è la bassa potenza delle auto a energia solare e c'erano alcuni problemi con l'efficienza della ricarica solare per un'auto che quasi tutto il mondo ha cercato di risolvere. E non si può dire che tutto sia stato vano: le dinamiche, soprattutto negli ultimi anni, non possono che essere incoraggianti. È del tutto possibile che l’auto solare sostituirà le moderne auto elettriche.

Auto solare: sviluppo attraverso le corse

L'idea di un'auto ad energia solare fu affrontata seriamente solo nella seconda metà del secolo scorso (sperimentarono con tutte le loro forze anche in URSS - nello stabilimento della RAF, con il minibus modello 2203), e la data di La nascita di un'auto solare più o meno vera e propria dovrebbe essere riconosciuta nel 1982.

Fu allora che il danese Hans Tolstrup - inventore, imprenditore e viaggiatore - compì un raid di tremila chilometri attraverso l'Australia sul prototipo Quiet Achiever, sviluppando una velocità media di poco superiore ai 20 km/h. Il principio è semplice: le fotocellule, convertendo l'energia luminosa in energia elettrica, caricano le batterie che, utilizzando un motore elettrico, azionano le ruote. Naturalmente, la ricarica solare di un'auto è costante e continua finché non compaiono le nuvole o piove.

E poi Tolstrup decise di sviluppare questa direzione promettente e istituì la World Solar Challenge, la prima gara di auto solari. In Australia, dove il sole splende quasi 300 giorni all'anno. Gli interessati hanno risposto rapidamente, il primo raduno ha avuto luogo nel 1987, e poi ogni due anni (il processo di sviluppo e produzione di un nuovo prototipo non è il compito più veloce) sempre più temerari arrivavano nel continente verde.

Già nel 1996 la velocità media dell'equipaggio vincitore si avvicinava ai 100 km/he la “velocità massima” era di 135 km/h. Da lì è solo migliorato.

Auto solare: praticità indiana e funzionalità olandese

L’India può facilmente competere con l’Australia in termini di clima favorevole. Gli studenti universitari di Manipal, con l'aiuto dell'azienda Tata, hanno progettato un'interessante concept car. La loro auto solare è una carrozzeria in fibra di vetro su telaio tubolare, con un peso a vuoto di circa 600 kg, capace di percorrere un centinaio di chilometri e mezzo ad una velocità massima di 60 km/h.

Il sistema di alimentazione e controllo si basa su un microcomputer Raspberry Pi. Inoltre, il compito principale che gli indiani dovevano affrontare era la possibilità di un uso commerciale di questa macchina a energia solare! Non velocità, potenza o comfort, no, piuttosto è un tentativo di sostituire i risciò nel prossimo futuro.

Ma in Olanda hanno costruito un’auto solare con una filosofia radicalmente opposta. Un team di studenti di Eindhoven si è cimentato nel progetto Stella, un'auto familiare dal design che ricorda un minibus molto sobrio. Hanno cercato di rendere l'auto il più leggera possibile (solo 375 chilogrammi!), il più aerodinamica e confortevole possibile.

La prima generazione di questa vettura solare ha vinto senza problemi il World Solar Challenge nella classe Cruiser (il più vicino possibile alle auto reali), la seconda - Stella Lux - è in preparazione per il rally di ottobre 2015.

Questo promette di essere un passo avanti verso la produzione di massa di auto solari: con una carica - 1.100 chilometri, la velocità massima è limitata a 125 km/h. Funzionalità personalizzata: il sistema di navigazione integrato seleziona automaticamente anche il percorso ottimale in base alle previsioni del tempo.

Auto solare: astuzia inglese e avventurismo tedesco

Anche gli inglesi avevano l'ambizione di costruire una fantastica macchina ad energia solare. Ma erano prevalentemente di natura sportiva e competitiva. Gli studenti di Cambridge sono stati in grado di progettare contemporaneamente l'auto più aerodinamica e allo stesso tempo di realizzare pannelli solari adattivi, in modo da non sprecare un solo fotone di energia! L'auto può viaggiare a 140 km/he serve anche più come prototipo per futuri sviluppi di produzione.

Naturalmente la Germania non poteva stare lontana dal tema dello sviluppo di un'auto ad energia solare. Nel 2012, gli studenti tedeschi di Bochum hanno intrapreso un viaggio intorno al mondo di quasi trentamila chilometri (!) a bordo di una coupé SolarWorld GT a due porte in miniatura in carbonio e alluminio, del peso di soli 260 chilogrammi!

La velocità massima è di 120 km/h, l'autonomia senza ricarica è di 400 chilometri, con la ricarica è tre volte di più. La macchina si è rivelata bella, anche se i ragazzi hanno avuto difficoltà sulle strade di Russia e Ucraina: hanno dovuto fare un pit-stop e cambiare la gomma. Anche se c'è un lato positivo: la ricarica solare aggiuntiva per un'auto non sarà mai superflua.

Auto solare: rispettabilità australiana

Ma in Australia hanno deciso di non perdere tempo e si sono subito concentrati sulla creazione non di una semplice auto a energia solare, ma della coupé sportiva più naturale! Il progetto Immortus di EVX Ventures è un design futuristico, due motori elettrici e accelerazione da zero a centinaia in sette secondi! La velocità massima è limitata a 150 km/h; senza la dinamica dei motori elettrici, l'auto è in grado di guidare in città a una velocità di 60 km/h, e questa è forse quasi l'opzione operativa ideale per gli australiani rilassati.

Ma un altro progetto australiano, Sunswift eVe, è ancora solo un prototipo. Ma non un semplice, bensì un prototipo da record: gli studenti del Nuovo Galles del Sud, per mezzo milione di dollari, hanno realizzato un'auto in grado di percorrere 500 chilometri con una singola carica con una velocità media superiore a 100 km/h - e sebbene la velocità massima sia leggermente inferiore a quella del progetto Immortus, si prevede che anche il secondo "australiano" verrà lanciato nella produzione su piccola scala. A quanto pare c'è domanda.

Auto solare: futuro lontano o prossimo

Le grandi case automobilistiche, dopo aver ricevuto un duro colpo al naso con il rilascio di Tesla, stanno probabilmente preparando uno sciopero di ritorsione. E un’auto solare potrebbe benissimo diventarlo.

Ad esempio, Ford ha già provato a installare le fotocellule sul tetto del minivan S-Max e il concetto risultante sembrava abbastanza decente. Ebbene, i piccoli produttori hanno la possibilità di ripetere il successo di Elon Musk e della sua auto elettrica. Cosa è necessario per questo? Innovazione, innovazione e ancora innovazione.

Nuovi materiali polimerici leggeri e resistenti per la carrozzeria ed eventualmente le ruote, oltre a celle fotovoltaiche e motori elettrici più efficienti. Design piacevole e gradevole alla vista e funzionalità paragonabili a una buona Classe C: questa è la chiave del successo.

Prendilo per te e dillo ai tuoi amici!