Электромобили становятся все более популярными благодаря желанию или даже твердым обязательствам многих автопроизводителей заменить ДВС на электрические двигатели в большей части автомобилей. Причина такой тенденции вполне понятна: постепенный переход на электрические авто поможет снизить объем выбросов токсичных веществ из выхлопных труб и, как следствие, уменьшить пагубное влияние на окружающую среду.
Но, к сожалению, не все так просто. Даже если электрокары полностью заменят автомобили с ДВС, мир не избавится от токсичных выбросов. Как известно, обычные электромобили передвигаются за счет работы аккумулятора, который заряжается электроэнергией. А электроэнергия в большинстве стран производится на ТЭС, то есть для получения электроэнергии сжигается топливо (уголь) и вследствие сжигания в атмосферу выбрасываются все те же токсичные вещества.
“Растущая популярность электромобилей сегодня не влияет на снижение эмиссии углекислого газа, а, напротив, разгоняет её. Процесс декарбонизации требует не просто перехода с ДВС на электродвигатели в авто, но и перехода от сжигания угля к сжиганию природного газа на ТЭС. Только в этом случае электрокары смогут стать спасением для нашей планеты”, – комментирует Андрей Заруев, эксперт по корпоративным стандартам ESG.
В то же время есть способы добычи электроэнергии без вредных выбросов. Один из них – преобразование энергии напора воды с помощью гидроагрегата в электроэнергию, то есть это принцип работы всех ГЭС. Но такой способ доступен не всем странам – всё зависит от географического расположения и природных ресурсов. Например, в Норвегии, благодаря большому числу естественных озёр, расположенных высоко в горах, а также водопадам и рекам, стремящимся вниз с огромной скоростью, почти вся электроэнергия вырабатывается за счёт ГЭС. Для их строительства не нужны дорогостоящие плотины, а значит, оно обходится властям или частным инвесторам сравнительно дешево. В таких условиях производство и эксплуатация электрокаров будет способствовать снижению выбросов токсичных веществ из выхлопных труб авто и их отсутствие на электростанциях.
О каком способе экологически чистого получения электроэнергии стоит поговорить еще? Конечно же, о солнечной генерации, то есть о преобразовании солнечного света в электричество с помощью фотоэлектрических устройств.
С каждым годом сфера применения солнечных батарей становится всё шире. Устройства активно внедряются в сферу сельского хозяйства, промышленность, военно-космическую область, медицину, авиацию, быт и, конечно же, автомобилестроение.
И хотя мечта о создании автомобилей с устройствами для преобразования солнечной энергии в электрическую существует уже несколько десятилетий, серийный “солнечный” автомобиль еще не появился на рынке нигде в мире.
Что такое “солнечный” автомобиль?
"Солнечный” автомобиль (solar car) – это транспортное средство, в конструкцию которого встроены солнечные батареи – они же солнечные электромобили (sEV). Они могут бесперебойно работать ночью или в отсутствие прямого солнечного света, поскольку могут использовать свои панели для накопления солнечной энергии в своих батареях.
Подробнее о том, как происходит процесс получения электричества в солнечных автомобилях:
- Солнечные панели содержат фотоэлектрические элементы.
- Эти фотоэлементы принимают свет, или фотоны, и преобразуют его в солнечное электричество.
- Когда солнечный свет попадает на солнечную панель, фотоэлектрические элементы производят электричество постоянного тока (DC).
- Полученное в результате этого процесса электричество преобразуется в стандартное напряжение с помощью контроллера, а затем накапливается в аккумуляторе.
Преимущества автомобилей на солнечных батареях:
- Более низкие затраты на зарядку электрических батарей
- Отсутствие дополнительных расходов, кроме возможной замены батареи
- Отсутствие шумового загрязнения или загрязнения воздуха
- Отлично подходит для водителей, путешествующих на короткие расстояния в солнечном климате
- Можно заряжать при облачной погоде и ездить ночью
Недостатки солнцемобилей:
- Солнечные батареи преобразуют солнечный свет с эффективностью около 20-35%. Таким образом, для получения реальной энергии нужно очень много времени даже при ясной погоде.
- Солнечные панели должны быть сбалансированы по эффективности и весу - более легкие солнечные панели лучше для автомобилей, но могут быть не столь эффективны.
- Солнцемобили – высокоспециализированные автомобили, а значит, есть большие сложности с обслуживанием.
- Хотя они могут работать в облачных условиях, они полностью оптимальны только в солнечную погоду.
- Отсутствие реальных инвестиций со стороны большинства OEM-производителей, которые добавили их как приятное дополнение в ущерб устойчивым инновациям.
Какие солнцемобили уже существуют?
Сегодня многие автопроизводители усердно трудятся над созданием наиболее эффективного электромобиля с солнечными батареями. За последние годы было представлено немало перспективных концептов как от известных брендов, так и от стартапов. Как правило, солнечные батареи на электрокарах встраиваются в крышу. Для некоторых электрокаров такие крыши с солнечными батареями доступны в качестве дополнительного оборудования.
Hyundai Sonata Hybrid
По данным Hyundai, солнечные панели Sonata Hybrid могут генерировать достаточно электроэнергии для зарядки от 30 до 60% аккумулятора автомобиля при 6-часовой ежедневной зарядке. Это добавляет около дополнительных 1 300 км в год.
Toyota Prius PHV
В Японии Toyota Prius Prime предлагается с крышей на солнечных батареях, что позволяет увеличить дальность поездки до 6 км в день. Однако эта технология недоступна в США, поскольку используемые материалы не проходят американские испытания на опрокидывание.
Nissan Leaf
Компания выпустила свой первый автомобиль с солнечной крышей в 2010 году - намного раньше других. Но в основном компания сосредоточилась на увеличении возможностей аккумуляторов и создании солнечных батарей для зданий, поэтому любые реальные инновации в области солнечных крыш были в лучшем случае второстепенными.
Mercedes-Benz VISION EQXX
Электрическая система, питающая многие вспомогательные устройства VISION EQXX, может получать дополнительную энергию от 117 солнечных батарей на крыше. При идеальных условиях это может увеличить запас хода на 25 км во время поездок на дальние расстояния. Подробнее об этом автомобиле вы можете прочитать в нашей статье.
Солнцемобили от стартапов
Как мы уже писали выше, в сфере создания солнечных электромобилей есть еще и стартапы.
“На фоне усилий многих стартапов, сосредоточивших свое внимание на разработке эффективных электрокаров с солнечными батареями, OEM-производители выглядят откровенно слабыми”, – отмечает Андрей Заруев, эксперт по корпоративным стандартам ESG.
Действительно, сегодня существует много компаний, которые стоят еще только в начале пути своего развития, но уже показывают впечатляющие результаты и наверняка имеют перспективное будущее.
Например, компания из Нидерландов Lightyear, основанная в 2016 году, привлекла многомиллионное финансирование и создала электрокар Lightyear One, запас хода которого при полностью заряженной батарее составляет 725 км по циклу WLTP. Lightyear уверяет, что благодаря пяти квадратным метрам солнечных батарей можно ездить без подзарядки месяцами.
Также не менее перспективен проект немецкой компании Sono Motors, которая создает электромобиль Sion. Емкость аккумуляторной батареи Sion составляет 35 кВт⋅ч. Батарея имеет водяное охлаждение и обеспечивает электрокару запас хода в 255 км по циклу WLTP. Электромобилю доступна быстрая зарядка постоянным током мощностью 50 кВт (CCS Combo) за 30 мин до 80% емкости батареи и зарядка от источников переменного тока мощностью 11 кВт. А 248 интегрированных в кузов солнечных панелей способны генерировать пиковую мощность в 1,2 кВт и обеспечивать электрокару в солнечный день запас хода в 34 км.
Есть ли будущее у солнцемобилей?
В нынешнее время автомобили, использующие солнечный свет в качестве источника энергии, не очень распространены. Причинами такого положения дел выступают высокая стоимость их производства, низкая эффективность солнечных батарей и необходимость установки аккумуляторов, представляющих собой энергоемкие накопители электрической энергии.
Тем не менее, развитие новых технологий в области производства материалов, изготовления гибких солнечных батарей и аккумуляторов значительной емкости, имеющих при этом небольшие размеры, сделало возможным создание новых моделей таких автомобилей.
Важным фактором, свидетельствующим о том, что за солнечными автомобилями стоит большое будущее, и что это станет причиной увеличения количества таких моделей, является тот факт, что солнечная энергия, возобновляемый и неисчерпаемый источник энергии, без вредных выбросов в атмосферу, которые оказывают негативное влияние на окружающую среду.
