Сонячні батареї на автомобіль: характеристика, особливості експлуатації

Опубликованно 18.08.2018 07:44

Безперервна боротьба за екологічну чистоту і безпеку навколишнього середовища спровокувала розробку й масове виробництво сонячних батарей, які знайшли застосування в різних галузях промисловості. Не залишилося осторонь і автомобілебудування - маленькі електричні автомобілі на сонячних батареях сьогодні нікого не дивують. Принцип роботи

Автомобіль на сонячних батареях комплектується електродвигуном, джерелом живлення якого виступає геліосистема, що перетворює сонячну енергію в електричну. Принцип "p-n прохідності" елементів кремнієвої сонячної батареї зумовлює утворення електричної енергії за певною схемою: Верхній n-шар містить фосфор, нижній, p-шар, бор. "P-N-провідність" фотоелемента визначається так званим "p-n переходом", що утворюється на межі двох шарів. Негативно заряджені електрони формуються у верхньому шарі батареї під впливом сонячних променів, позитивно заряджені - у нижньому шарі. Між шарами утворюється електричне поле і різниця потенціалів через наявність певної кількості часток з різними зарядами. Протікання електричного струму по ланцюгу можливо тільки при наявності навантаження між підключеними до батареї електродами, при цьому позитивно заряджені частинки будуть рухатися вниз, негативно заряджені - вгору.

Вищеописана схема може використовуватися в якості приводу механічної передачі автомобіля за умови підключення електричного двигуна і сторонніх пристроїв, що відповідають за функціонування окремих систем машини, як навантаження для сонячної батареї.

Історія створення автомобілів на сонячних батареях

Зародження галузі автомобілебудування, що спеціалізується на створенні транспортних засобів на гелиобатареях, припало на середину XX століття. Зважаючи на відставання технологій і неможливості створити енергоємні акумулятори і потужні сонячні батареї компактних розмірів розвиток даної сфери було призупинено, возобновившись тільки в 90-ті роки. Зростання ККД геліосистем дало можливість збільшення кількості виробленої електрики, нове покоління енергоємних акумуляторів - можливість створення запасу енергії, достатньої для тривалих поїздок.

Чималу роль в розвиток автомобілів на сонячних батареях привнесли нові типи електродвигунів, трансмісій, конструкцій і матеріалів кузова. На сьогоднішній день трансмісії транспортних засобів здійснюються на основі деталей з мінімальним опором коченню, елементи кузова - з легкого і міцного пластику. Як електродвигунів застосовуються безколекторні агрегати із базується на полюсах з магнітних рідкоземельних матеріалів конструкцією.

Мотор-колеса стали ще одним винаходом, що дала поштовх розвитку даної галузі. Їх технологія передбачає розміщення на кожному з провідних коліс електричного двигуна, що значно підвищує сумарний ККД передаточного механізму.

Поява гнучких сонячних батарей і збільшення площі поглинання енергії позначилося на підвищенні потужності сонячних батарей для акумулятора автомобіля.

Середня вартість авто

Висока ціна транспортних засобів, які використовують в якості джерела енергії геліосистеми, обумовлена складністю їх складання і одиничним виробництвом. Автоконцерни, які розробляють подібні моделі, не поширюють інформацію про технології, машинах і їх ціною. Незважаючи на це, вартість вже запущені в серійне виробництво автомобілів - наприклад, моделі Astrolab від французької компанії Venturi - становить близько семи мільйонів рублів. Переваги

Перед класичними двигунами внутрішнього згоряння автомобілі на сонячних батареях володіють рядом переваг: Екологічна безпека, зумовлена відсутністю шкідливих викидів. Необмежений запас енергії, джерелом якої є сонце. Відсутність необхідності в спорудженні станцій підзарядки і заправних станцій Тривалий експлуатаційний термін. Доступна і безкоштовна енергія. Недоліки

Широке впровадження гелиобатарей в експлуатацію ускладнене такими мінусами: Висока вартість батарей, обумовлена необхідністю використання інноваційних технологій і штучним виробництвом. В порівнянні з двигунами внутрішнього згоряння у гоночних автомобілів на сонячних батареях нижче швидкість і менше запас ходу. Процес експлуатації ускладнений відсутністю сервісів і ремонтних служб, що спеціалізуються на геліосистемах.

Самостійна установка

Встановлення сонячних батарей на автомобіль здійсненна своїми руками при умові наявності необхідного ручного інструменту, знань в області механіки, електромеханіки і вільного часу.

Перетворення сонячної енергії в електричну здійснюється в колекторі, що розміщується на кузові автомобіля. Акумулятор накопичує утворюється енергію.

Рівень заряду АКБ, розхід накопиченої енергії та споживання струму електромотором регулюються електронним блоком керування, що встановлюються в автомобіль. Механічна передача приводить в дію колеса транспортного засобу за допомогою перетворення електроенергії в обертальний рух.

При установці гелиобатарей бажано використовувати конструктивні елементи заводського виробництва. До корпусу пред'являються лише дві вимоги - міцність і невелика вага. Його габарити залежать від розмірів основних вузлів і встановлюється на дах автомобіля сонячної батареї. Технічні характеристики акумулятора, електронного блоку і електромотора повинні відповідати потужності обраної панелі. Оптимальне місце розміщення: дах машини

Мінімальна площа геліосистеми для отримання необхідної потужності становить 1 м2, що пояснює часте розміщення сонячної батареї на даху автомобіля. До поверхні даху панелі кріпляться спеціальними кронштейнами, силіконовим клеєм або липучками. Геліобатарея вибирається автовласником виходячи з поставлених цілей: наприклад, для аудіосистеми і інших прикрас в салоні автомобіля на сонячній батареї достатньо встановити компактну панель. Для заряду акумулятора потужності такої станції не вистачить.

Розміщення на приладовій панелі

Складні сонячні батареї можуть встановлюватися на приладовій панелі і зберігатися в багажному відділенні. Корпус елемента повинен виготовлятися з міцної пластмаси, стійкої до високих температур. Батареї з надійного і дешевого матеріалу можуть деформуватися під впливом прямих сонячних променів і високих температур.

Сонячні батареї для зарядки акумулятора автомобіля підключаються двома способами: Стандартний - через прикурювач. Через клеми АКБ.

Перед встановленням і підключенням необхідно ознайомитися з інструкцією, пропонованої виробником сонячної батареї. Причиною пошкодження геліосистеми та електрообладнання автомобіля в більшості випадків є неправильне підключення батареї.

Правила зарядки АКБ

Значення струму при заряді свинцево-кислотних батарей не повинна перевищувати 10-12 % від їх ємності, що позначається на час заряджання АКБ. Якісний і надійний акумулятор ємністю 60 А/год заряджається струмом, максимальне значення якого становить 5-6 А. При таких показниках середній час заряду становить 10-12 годин. Ризик виходу АКБ з ладу зростає у разі скорочення часу заряду або значного збільшення зазначених параметрів.

Сонячні панелі мінімізують всі ризики з огляду на те, що їх максимальна сила струму не перевищує 1-2 А. Потужності до 7 Вт батареї вистачає для підтримки працездатності акумулятора, в той час як для повної зарядки потрібні геліобатареї потужністю 50-70 Вт. Подібні системи оснащуються контролерами, що регулюють технічні характеристики панелей і зберігають працездатність і цілісність АКБ.

Повна зарядка акумуляторної батареї ємністю 50 А/год здійснюється за 7-9 годин при використанні сонячної панелі потужністю 40 Вт і напругою 20 Ст.

Оптимальна довжина встановлюються на автомобіль сонячних батарей повинна складати один метр, напруга і потужність - 12 вольт і 15 ват відповідно. Фахівці настійно рекомендують купувати контролер або аналогічне регулюючий пристрій, здатне захистити бортову систему автомобіля і акумулятор від зворотного або надлишкового заряду. Гелиопанели нерідко об'єднуються в єдину ланцюг з метою збільшення потужності і розміщуються на даху машини при її достатньої площі. Огляд моделей

У мережі представлений широкий асортимент фото сонячних батарей на автомобіль, однак при багатому виборі не всі панелі володіють належною якістю і надійністю. Фахівці пропонують зупинитися на трьох популярних моделях геліосистем, що володіють необхідними характеристиками.

Сонячні батареї Sunsei SE-500

Користується популярністю і затребуваністю модель геліосистеми з компактними габаритами - 38х36х3 сантиметри. Виробник в комплекті пропонує водонепроникний чохол для зберігання і транспортування.

Потужність невеликих сонячних панелей не перевищує 7,5 Вт, сила струму - 0,6 А. Sunsei SE-500 встановлюються на штатив і підтримують працездатність автомобільного акумулятора протягом декількох годин за умови заглушеного двигуна.

Зарядка акумуляторної батареї здійснюється як при ввімкненому, так і при вимкненому двигуні. У комплекті з гелиопанелью поставляється вилка для прикурювача і клеми. Судячи з відгуків на сонячну батарею для автомобіля, багато споживачі встановлюють Sunsei на дизельні човни, вантажний транспорт та трактори.

Недоліком сонячної панелі SE-500 є невелика потужність, що компенсується об'єднанням декількох елементів в єдину мережу. Батарея SunForce

Модель сонячної панелі від канадського виробника. Номінальні габарити батареї - 97х35х4 сантиметри, напруга і потужність - 1,5 А і 17 Вт відповідно. Комплектується вилкою для прикурювача, клемами і контролером 7А/12В.

Незважаючи на свої габарити, з легкістю встановлюється на даху легких транспортних засобів, човнів, вантажних автомобілів і спецтехніки. Додатковою перевагою моделі є можливість роботи в туман і дощ. Панель TCM-15F

Портативні сонячні батареї на автомобіль з гнучким корпусом, потужністю 15 Вт, напругою 1А і компактними габаритами - 60х27х0,5 сантиметра. Завдяки невеликим розмірам панель легко складається і надійно кріпиться на даху транспортного засобу. Герметичний корпус гелиопанели володіє достатньою надійністю. Технічні характеристики забезпечують досить високий ККД, що дорівнює 22 %.

Відгуки

Автовласники у відгуках про сонячних батареях на автомобіль відзначають необхідність придбання повного комплекту обладнання для геліосистеми, що включає в себе панелі, вібростійкій і міцний корпус з алюмінієвою поверхнею, добре відводить тепло, контролер і акумулятор. Останній працює тільки в парі зі свинцевими АКБ і повинен володіти номінальною потужністю 12 вольт. Ефективна і безперебійна робота сонячних батарей можлива тільки при їх перпендикулярному розташуванні щодо сонячних променів. В ідеалі автовласники радять купувати спеціальну систему, що відстежує положення сонця і отыскивающую оптимальний кут положення батареї в автоматичному режимі, однак конструкція такого типу обходиться у велику суму при збірці.

При установці на автомобіль сонячної батареї бажано враховувати характеристики обраної моделі, акумулятора автомобіля і бортової мережі. Виробники гелиопанелей в комплекті постачають докладну інструкцію з монтажу та експлуатації продукції з номінальними значеннями потужності, ємності і напруги. Стандартна комплектація також може включати контролер, клеми для АКБ і вилку для прикурювача.

Автомобільні геліосистеми не є повноцінною заміною акумуляторної батареї, але дозволяють заряджати АКБ і забезпечують харчування основного електрообладнання машини. Оптимальний варіант використання сонячної батареї - підзарядка акумулятора в екстрених ситуаціях. Повноцінна зарядка АКБ можлива тільки за допомогою мережевого зарядного пристрою. Автор: Михайло Світанковий 13 Серпня, 2018

Категория: Автотехника