太陽能汽車開始家用了

克東

人活著要吃飯，汽車跑著要用油。油價(jià)漲漲跌跌，人們的小心臟也隨著起起伏伏。車買的起，開不起，人們喊著卻又離不開它。

汽車用的汽油和柴油都是從石油中提煉出來的。但是，石油這種礦物燃料是不可再生的，用一點(diǎn)就少一點(diǎn)，總有用完的時(shí)候。預(yù)計(jì)，2075年，目前已探明的石油儲(chǔ)量將被采完。人不能沒有飯吃，汽車不能沒有油用，能源隨即成為一個(gè)挑戰(zhàn)，開發(fā)新能源迫在眉睫。漸漸的太陽能汽車開始出現(xiàn)，太陽能汽車是一種靠太陽能來驅(qū)動(dòng)的汽車。相比傳統(tǒng)熱機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車，太陽能汽車是真正的零排放。太陽能汽車使用太陽能電池把光能轉(zhuǎn)化成電能，電能在儲(chǔ)電池中儲(chǔ)存?zhèn)溆?，用來推?dòng)汽車的電動(dòng)機(jī)。由于太陽能汽車不用燃燒化石燃料，所以不會(huì)放出有害物。據(jù)估計(jì)，如果太陽能汽車取代燃油汽車，每輛汽車的二氧化碳排放量可減少43%—54%。正因?yàn)樗h(huán)保的特點(diǎn)，太陽能汽車被很多國家所提倡，太陽能汽車產(chǎn)業(yè)開始日益蓬勃。

太陽能汽車的發(fā)展

太陽能汽車歷史早在1978年，世界上第一輛太陽能汽車便在英國研制成功，時(shí)速達(dá)到13公里。

1982年墨西哥研制成的太陽能汽車的外形就像一輛三輪摩托車，在車頂上架有一個(gè)裝太陽能電池的大棚。在陽光照射下，太陽能電池供給汽車電能，使汽車的速度達(dá)到每小時(shí)40公里，由于這輛汽車每天所獲得的電能只能行駛40分鐘，所以它不適于遠(yuǎn)距離行駛。

1984年9月，我國首次研制的“太陽號(hào)”太陽能汽車試驗(yàn)成功，并開進(jìn)了北京中南海的勤政殿，向中央領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)。太陽號(hào)由湖北省金屬學(xué)會(huì)新技術(shù)開發(fā)公司的黃繩溥等六位中青年科技人員研制成功。太陽能汽車車頂上安裝了2808塊單晶硅片，組成10m2的硅板，裝有三個(gè)車輪，自重159kg，操縱靈活，轉(zhuǎn)向和變速方便，車速20km/h，遇陰雨或晚上，靠兩個(gè)高效蓄電池供電，可連續(xù)行駛100km。這表明了我國在研制新型汽車方面已達(dá)到世界先進(jìn)水平。

1996年，清華大學(xué)參照日本能登競賽規(guī)范，研制了“追日”號(hào)太陽能汽車。重800kg，最高車速達(dá)80 km/h。

1999年5月巴西圣保羅大學(xué)的科研人員設(shè)計(jì)出一款新型太陽能汽車，最高時(shí)速超過100km。

2001年全國高校首輛可載人的太陽能電動(dòng)車“思源號(hào)”在上海交通大學(xué)誕生。無需任何助動(dòng)燃料，只要在陽光下曬三四個(gè)小時(shí)，便能輕松跑上10多公里?！八荚刺?hào)”的外型小巧但略顯粗糙，有點(diǎn)像公園里的卡丁車，但駕駛座十分寬敞，可以容納兩個(gè)中等身材的成年人，馬力相當(dāng)于一輛大功率摩托車，最高時(shí)速50公里 。不過，“思源號(hào)”也有些缺點(diǎn)，比如蓄電池容量偏小、續(xù)航能力有限、敞開式車體設(shè)計(jì)使迎風(fēng)阻力較大，因此無法成為真正的代步車。

2003年澳大利亞太陽能汽車比賽上，由荷蘭制造的“Nuna II”太陽能汽車取得了冠軍，它以30小時(shí)54分鐘的時(shí)間跑完了3010公里的路程，創(chuàng)造了太陽能汽車最高時(shí)速170公里的新世界紀(jì)錄。

現(xiàn)在世界上很多國家都在研制太陽能汽車，并進(jìn)行交流和比賽。1987年11月，澳大利亞曾舉行了一次世界太陽能汽車?yán)Υ筚?。有七個(gè)國家的25輛太陽能汽車參加了比賽。賽程全長3200公里，幾乎縱貫整個(gè)澳大利亞國土。在大賽中，美國“圣雷易莎”號(hào)太陽能賽車以44小時(shí)54分的成績跑完全程，奪得了冠軍。“圣雷易莎”號(hào)太陽能賽車，使用的雖然是普通的硅太陽能電池，但設(shè)計(jì)獨(dú)特新穎，采用飛機(jī)般的外形，可以利用行駛時(shí)機(jī)翼產(chǎn)生的升力來抵消車身的重量，電機(jī)由超導(dǎo)磁性材料制成，這使得它在大賽中創(chuàng)造了時(shí)速100公里的最高紀(jì)錄。

太陽能汽車的優(yōu)勢

如果讓太陽能汽車和燃油汽車進(jìn)行一場“比試”。結(jié)果會(huì)如何？實(shí)用型太陽能汽車的行駛速度遠(yuǎn)低于燃油汽車。除此之外呢？太陽能汽車耗能少，只需采用太陽電池組件便可行駛。燃油汽車在能量轉(zhuǎn)換過程中要遵守卡諾循環(huán)的規(guī)律做功，熱效率較低，只有1/3左右的能量用于推動(dòng)車輛前進(jìn)，其余2/3的能量損失在發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)鏈上；而太陽能汽車的熱量轉(zhuǎn)換不受卡諾循環(huán)規(guī)律限制，90%的能量可以用于推動(dòng)車輛行駛。

其次，易于駕駛。無需電子點(diǎn)火，只需踩踏加速踏板便可啟動(dòng)，利用控制器使車速變化。不需換擋、踩離合器，簡化了駕駛的復(fù)雜性，避免了因操作失誤而造成的事故隱患，特別適合婦女和老年人駕駛。另外，太陽能汽車采用創(chuàng)新前橋和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，前后獨(dú)立懸掛，四輪鼓式制動(dòng)從時(shí)速30公里到突然剎車，剎車線不超過7.3米。

太陽能汽車結(jié)構(gòu)簡單，除了定期更換蓄電池外，基本不需日常保養(yǎng)，省去了傳統(tǒng)汽車必須經(jīng)常更換機(jī)油，添加冷卻水等定期保養(yǎng)的麻煩事兒。小巧的車身，轉(zhuǎn)向靈活方便，可以輕而易舉的將車泊入非常擁擠的停車場。

等候交通信號(hào)燈，燃油汽車需要不斷地停車和啟動(dòng)，大量的能源被耗費(fèi)掉，空氣污染日益加重。使用太陽能汽車，減速停車時(shí)，電動(dòng)機(jī)不需要空轉(zhuǎn)，大幅提高了能源使用效率，減少了空氣污染。

太陽能汽車沒有內(nèi)燃機(jī)、離合器、變速箱、傳動(dòng)軸、散熱器、排氣管等零部件，結(jié)構(gòu)簡單，降低了制造的難度。

太陽能汽車工作原理

金焰四射的太陽，其表面是一片烈焰翻騰的火海，溫度為6000K左右。在太陽內(nèi)部，溫度高達(dá)兩千萬度以上。太陽一刻不停歇地發(fā)出大量的光和熱，為人類送來光明和溫暖，它也成了取之不盡、用之不竭的能源聚寶盆。

將太陽的光能變成電能，是利用太陽能的一個(gè)重要途徑。人們早在20世紀(jì)50年代就制成了第一個(gè)光電池。將光電池裝在汽車上，用它將太陽的光能不斷地變成電能，使汽車開動(dòng)起來。

太陽能汽車上裝有密密麻麻像蜂窩一樣的裝置，就是太陽能電池板。人造衛(wèi)星上的鐵翅膀其實(shí)也是一種供衛(wèi)星用電的太陽能電池板。太陽能電池依據(jù)所用半導(dǎo)體材料的不同，通常分為硅電池、硫化鎘電池、砷化鎵電池等，其中最常用的是硅太陽能電池。

硅太陽能電池有圓形的、半圓形的和長方形等。在電池上有像紙一樣薄的小硅片，在硅片的一面均勻地?fù)竭M(jìn)一些硼，另一面摻入一些磷，并在硅片的兩面裝上電極，就能將光能變成電能了。

通常，太陽能電池使用方便、經(jīng)久耐用，干凈，不污染環(huán)境，是較為理想的一種電源。只是光電轉(zhuǎn)換的比率小了一些，現(xiàn)在一般的太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換率為10%—15% ，國外一些高科技能源公司將光電轉(zhuǎn)換率提升到45%左右，但成本較高。這些都為太陽能電池在汽車上的應(yīng)用開辟了廣闊的前景。

太陽能汽車不僅節(jié)省能源，消除燃料廢氣的污染，而且噪音很小。因此，太陽能汽車引起人們極大的興趣。到目前為止，太陽能在汽車上的應(yīng)用技術(shù)主要有兩個(gè)方面，一是作為驅(qū)動(dòng)力；二是作為汽車輔助設(shè)備的能源。

太陽能完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃油作為汽車的驅(qū)動(dòng)力，是幾代汽車工作者的夢想。1982年澳大利亞人漢斯和帕金用玻璃纖維和鋁制成了一部“靜靜的完成者”太陽能汽車。車頂部裝有能吸收太陽能的裝置，給兩個(gè)電池充電，電池再給發(fā)動(dòng)機(jī)提供電力。12月19曰，兩人駕駛著這輛車，從澳大利亞西海岸的珀思出發(fā)，橫穿澳大利亞大陸，于1983年1月7曰到達(dá)東海岸的悉尼，實(shí)現(xiàn)了一次偉大的創(chuàng)舉。這種太陽能汽車與傳統(tǒng)的汽車不論在外觀上還是運(yùn)行原理上都有很大的不同，太陽能汽車已經(jīng)沒有發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、驅(qū)動(dòng)、變速箱等構(gòu)件，而是由電池板、儲(chǔ)電器和電機(jī)組成。利用貼在車體外表的太陽電池板，將太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能，再通過電能的消耗，驅(qū)動(dòng)車輛行駛，車的行駛快慢只要控制輸入電機(jī)的電流就可以解決。目前此類太陽能汽車的車速最高能達(dá)到100km/h以上，而無太陽光最大續(xù)行能力也在100km左右。

還有一種概念上的太陽能汽車，這種汽車在車體上沒有安裝光伏電池板，而只是配置蓄電池，而電能全部來自專門的太陽能發(fā)電裝置。優(yōu)點(diǎn)是外觀與現(xiàn)有車輛類似，沒有“另類”的感覺，缺點(diǎn)是要經(jīng)常到太陽能電站充電，當(dāng)然續(xù)行能力也受到了限制。

太陽能汽車的設(shè)計(jì)制造

太陽能汽車最具魅力的部分就是車身，光滑而又具有異域風(fēng)情的外觀是吸引眼球的部分，太陽能汽車是由若干主體部件組成的。沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的束縛，每一輛太陽能汽車都可以突顯出自己的特色，除了車子長度的這一強(qiáng)制性限制外，就是要讓太陽能汽車受到的阻力達(dá)到最小值，太陽能汽車與陽光的接觸比達(dá)到最大值，重量要盡量小，安全系數(shù)盡量達(dá)到最大。一輛好的太陽能汽車外形能夠節(jié)省幾百瓦的能量，這是制造一輛好的太陽能汽車所必須的。

高效的底盤可以使太陽能汽車的強(qiáng)度和安全度達(dá)到最佳，并且重量最小。因?yàn)槊恳还锏闹亓慷夹枰銐虼蟮哪芰恐С制湓诼访嫔弦苿?dòng)，而這個(gè)關(guān)鍵的部位就是汽車的底盤。底盤結(jié)構(gòu)組合恰當(dāng)，可以很好的保護(hù)駕駛員。

復(fù)合材料廣泛被太陽能汽車采用，這種合成材料由像三明治夾層一樣結(jié)構(gòu)材料構(gòu)成。碳纖維、KEVLAR和玻璃纖維是一種普通的合成建筑材料。蜂窩狀和泡沫塑料是常用的合成填充材料，它們用環(huán)氧基樹脂保護(hù)起來，組合在具有KEVLAR和碳纖維的材料里，不僅能滿足人們對(duì)材料強(qiáng)度的需求，而且非常輕質(zhì)。

太陽能汽車走進(jìn)家庭

近日，荷蘭埃因霍溫科技大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)向公眾展示了全球首款太陽能家用汽車“斯特拉”。它，高效的太陽能電池和輕質(zhì)的車身設(shè)計(jì)，全車總重380千克。它，擁有真正的駕駛室和后排座椅，能容納一家四口。原型車的配件因?yàn)橥耆鞘止ぶ圃斓模瑑r(jià)格不低，但批量生產(chǎn)后，價(jià)格必會(huì)下降。這輛車頂?shù)奶柲茈姵匦枰s2.5萬元人民幣，相信正式量產(chǎn)后它的價(jià)格可以被大部分人接受。

“斯特拉”的頂部裝有大型的太陽能板，陰天時(shí)，它也可以借助車身頂端的太陽能電池板儲(chǔ)存能量，最遠(yuǎn)可以行駛約402公里。滿電時(shí)，在晴天，它最多可以行駛約672公里。從人們的使用習(xí)慣來看，汽車有90%的時(shí)間是停放在家或辦公室外面的，使用時(shí)間僅占10%。因此，太陽能汽車所積蓄的能量要高于它行駛所需要的能量。

綜上所述，太陽能汽車在制造過程中并不復(fù)雜，如果有相關(guān)的企業(yè)和單位投入更高的熱情，并對(duì)未來充滿信心，誰占領(lǐng)這片先機(jī)市場，誰就是這個(gè)市場的領(lǐng)頭羊，它帶來的是一個(gè)產(chǎn)業(yè)，形成的是未來的王國。