太陽能汽車從“夢(mèng)想”到“現(xiàn)實(shí)”的路是否還遠(yuǎn)

撰文/N.E.S 楊朔

太陽能汽車從“夢(mèng)想”到“現(xiàn)實(shí)”的路是否還遠(yuǎn)

撰文/N.E.S 楊朔

可能是小時(shí)候看的科幻雜志過多的原因，筆者也有過很多對(duì)于未來的幻想。曾經(jīng)的雜志無數(shù)次展望過21世紀(jì)太陽能汽車滿地跑的美好場(chǎng)景。家里有太陽能，不用花電費(fèi)；車是太陽能的，連充電都不用；甚至你隨身穿的衣物上都有太陽能板，能隨時(shí)隨地拉出一根線來給電子設(shè)備充電。但殘酷的現(xiàn)實(shí)是，直到今天，人們對(duì)于太陽能的應(yīng)用仍處于十分初級(jí)的階段，至于太陽能汽車，路上更是一輛都見不到，那么它到底離我們有多遠(yuǎn)？

3 1.6%轉(zhuǎn)化率是個(gè)什么概念？

其實(shí)關(guān)于太陽能汽車，已經(jīng)受到關(guān)注很多年了，甚至隔幾年就有些概念車型發(fā)布。近幾年由于全世界都在大力發(fā)展新能源車型，以至于太陽能汽車的概念又開始受到人們的廣泛關(guān)注。早在1955年，世界上第一臺(tái)配備太陽能板的電動(dòng)汽車被通用的一位工程師制造了出來。在那之后，發(fā)達(dá)國(guó)家掀起了一陣“太陽能”熱，美國(guó)、日本、澳大利亞等國(guó)相繼研發(fā)了各自的太陽能車型，但是由于技術(shù)的原因，性能十分不穩(wěn)定，其原因就在于太陽能電池板的轉(zhuǎn)化率問題。由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平所限，硅晶太陽能電池板的轉(zhuǎn)化率只有10%左右，這對(duì)于驅(qū)動(dòng)一輛車來說是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

而從驅(qū)動(dòng)形式來講，太陽能車其實(shí)就是輛電動(dòng)汽車，區(qū)別只是在電動(dòng)汽車的基礎(chǔ)上加裝了可以自行制造電力的太陽能板，不再像電動(dòng)汽車一樣完全依賴外接充電。因此，太陽能汽車的核心科技就是太陽能板。太陽能板發(fā)電的原理為光電效應(yīng)，簡(jiǎn)述就是當(dāng)太陽照射于太陽能板表面時(shí)，材料中原子周圍的電子吸收了太陽光的能量，在太陽能板中移動(dòng)，電子的移動(dòng)就會(huì)形成電流，因此產(chǎn)生的電流就可以為外接的電池進(jìn)行充電，或者直接提供給電機(jī)為車輛提供動(dòng)力。實(shí)際上，太陽能汽車與增程式電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)類似，只是將增程式電動(dòng)車的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)變成了太陽能電池板。由太陽能電池板接受太陽光，并轉(zhuǎn)換成電能，向電動(dòng)機(jī)供電，再由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車行駛；陰天的時(shí)候或電量不足的時(shí)候，可以通過外接插電給電池充電，太陽能電池組就相當(dāng)一個(gè)增程器。所以，太陽能汽車也可以被稱作升級(jí)版的電動(dòng)汽車。

從技術(shù)層面來看，目前國(guó)內(nèi)的漢能集團(tuán)已經(jīng)將砷化鎵薄膜太陽能電池轉(zhuǎn)化率做到了全球最高的31.6%（非量產(chǎn)），但是理論上薄膜發(fā)電的轉(zhuǎn)化率可以提升到50%以上，從技術(shù)角度講依然有很大的提高空間。根據(jù)此前漢能集團(tuán)發(fā)布的Hanergy Solar系列太陽能概念車來說，理想狀態(tài)下，汽車車身可以集成大約3.5—7.5平方米的薄膜太陽能電池組件，每天陽光照射5到6個(gè)小時(shí)，日均發(fā)電量8—10度左右，平均每天可以驅(qū)動(dòng)汽車行駛80公里左右。

太陽能應(yīng)用 我還是個(gè)“寶寶”

新能源汽車在世界范圍的火熱，也帶動(dòng)了太陽能汽車的探索。更加環(huán)保的太陽能電池如何廣泛應(yīng)用到汽車上，在近年來已經(jīng)成為各大車廠積極探索的問題。包括福特、奧迪、豐田、特斯拉等世界各大汽車廠商都已經(jīng)開始研究太陽能在汽車上的量產(chǎn)化應(yīng)用。太陽能技術(shù)其實(shí)很早就應(yīng)用于在量產(chǎn)車上，最具代表性的就是太陽能天窗這一配置，像老款斯柯達(dá)昊銳、奧迪A6L、豐田普銳斯等車型上都能見到太陽能天窗這一配置，這套太陽能系統(tǒng)專門為鼓風(fēng)機(jī)供電。在炎熱天氣下，當(dāng)車內(nèi)溫度過高時(shí)，天窗內(nèi)的太陽能板依靠陽光所產(chǎn)生的電力，經(jīng)過控制系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，將車廂外的冷空氣導(dǎo)入車內(nèi)，驅(qū)除車內(nèi)熱氣，達(dá)到降溫的目的。主要是為了在夏天車輛長(zhǎng)時(shí)間暴曬時(shí)，能起到一定調(diào)節(jié)溫度的作用。但是受限于車頂面積，以及太陽能電池板的轉(zhuǎn)化率問題，所有安裝了太陽能電池板的汽車，發(fā)出的電能只能給鼓風(fēng)機(jī)供電，更別提給汽車充電了。

福特汽車也曾發(fā)布過一款以太陽能作為驅(qū)動(dòng)的概念車輛——C-MAX Solar Energi Concept，在這款車上對(duì)太陽能技術(shù)進(jìn)行了創(chuàng)新性地改進(jìn)，在太陽能板上加裝了一個(gè)聚焦器，可以引導(dǎo)太陽光往車頂聚集。據(jù)稱，此技術(shù)可使太陽能板的充電效果提高8倍。

而新能源車巨頭豐田公司也一直致力于太陽能技術(shù)的研發(fā)，旗下的新一代普銳斯將在車頂安裝一塊太陽能電池板。在車輛停放時(shí)，太陽能電池板開始充電，其燃油經(jīng)濟(jì)性將較無太陽能板的車型提升10%。

目前太陽能汽車的性能遠(yuǎn)沒達(dá)到量產(chǎn)的水平，但不可否認(rèn)的是，太陽能車極具發(fā)展?jié)摿?，多家車企早早就嗅到了發(fā)展太陽能技術(shù)的巨大商機(jī)。新能源車巨頭特斯拉始終沒有放下太陽能技術(shù)的開發(fā)，2016年，特斯拉正式收購美國(guó)太陽能公司SolarCity，探索太陽能與電動(dòng)汽車的結(jié)合應(yīng)用。身兼特斯拉CEO和SolarCity董事會(huì)主席的埃隆.馬斯克表示，這筆交易將大大增強(qiáng)特斯拉對(duì)無碳能源市場(chǎng)的掌控力。與此同時(shí)，在新能源方面有足夠技術(shù)儲(chǔ)備的世界各大汽車廠商，也紛紛開始探索太陽能在汽車上的量產(chǎn)化應(yīng)用。有網(wǎng)絡(luò)消息顯示，特斯拉即將銷售的Model 3車型可能會(huì)選裝太陽能車頂篷技術(shù)，而這種全新技術(shù)可能是特斯拉全新開發(fā)的內(nèi)嵌太陽能電池的“特斯拉玻璃”，其功能就是收集太陽能產(chǎn)生電力，為車內(nèi)的一些電子部件供電。

滿街跑 路還遠(yuǎn)！

太陽能汽車是一種靠太陽能來驅(qū)動(dòng)的汽車，具有以下優(yōu)勢(shì)：首先，太陽能是一種“取之不盡、用之不竭”的清潔能源；其次，能夠真正實(shí)現(xiàn)零排放，成為真正意義上的清潔能源汽車。

太陽能車雖具有眾多先天優(yōu)勢(shì)卻沒被量產(chǎn)，其根本原因就是技術(shù)上遭遇的瓶頸和實(shí)用性上的不足。從技術(shù)層面上來看，目前太陽能技術(shù)的最大瓶頸就是能量轉(zhuǎn)化率不高，致使太陽能發(fā)電技術(shù)的發(fā)電量完全不能滿足人們出行的需求。正常天氣下，太陽照射的能量為一千瓦每平方米，目前能量轉(zhuǎn)換率最高（已量產(chǎn)）的松下太陽能板為25.6%，按每輛車5平方米的太陽能板覆蓋面積（已屬相當(dāng)大）來計(jì)算，一輛車的日均發(fā)電量充其量也就在6度上下。而目前純電動(dòng)汽車的百公里能耗在20度左右，所以太陽能汽車的續(xù)駛里程很難達(dá)到日常使用的程度。

除此之外，天氣因素也是太陽能車的克星，在光照不足的狀態(tài)下，太陽能板的轉(zhuǎn)化效率也會(huì)大幅下降，因此太陽能車的續(xù)航里程極不穩(wěn)定。在二三線城市，高樓林立都已經(jīng)是一個(gè)普遍的景象，陽光很大程度上會(huì)被遮擋，更不用說高樓密度更大的一線城市。此外，如今大部分商務(wù)辦公樓都采用地下停車場(chǎng)，或是非露天的多層停車場(chǎng)。這些條件下，太陽能車也無法將太陽能儲(chǔ)存為電能。更重要的一點(diǎn)是，在中國(guó)的大城市里，能看到太陽的日子越來越少了。漫天霧霾的大都市，太陽光將會(huì)極為稀缺。光靠霧霾天氣下的陽光照射，充電效率顯然也不可能滿足日常通勤。

除了性能上的不足，太陽能車的日常使用問題也是令人頭疼的。在用車成本上，首先購買一輛太陽能車的花費(fèi)定然不菲。無論是太陽能電池板，還是為了輕量化所用的碳纖維車身，這些都代表著一個(gè)字——貴。于是，就如同當(dāng)年電動(dòng)車誕生時(shí)一樣，“在車輛生命周期內(nèi)，節(jié)省的錢能否抵消買車的高昂花費(fèi)”的類似疑問又將被提出。而萬一太陽能汽車發(fā)生車禍，其代價(jià)可能也更為昂貴。由于大量采用碳纖維等材料外，同時(shí)車身表面覆蓋大面積的薄膜太陽能板，一旦在車禍中損壞，更換碳纖維車身部件和太陽能電池板的成本肯定也不低。

上世紀(jì)50年代，通用汽車就開始研究太陽能汽車；70年代，英國(guó)人已經(jīng)制造了太陽能汽車；現(xiàn)在澳大利亞更是每?jī)赡昱e行一次太陽能汽車大賽。但是，太陽能汽車因?yàn)殛P(guān)鍵問題難以解決，商業(yè)化依舊步履維艱。

中國(guó)的太陽能汽車該如何發(fā)展

太陽能汽車作為一種新能源汽車，其發(fā)展和應(yīng)用代表了未來汽車工業(yè)發(fā)展的潮流，盡管商業(yè)化之路還很遙遠(yuǎn)，但從促進(jìn)新能源發(fā)展、搶占關(guān)鍵技術(shù)制高點(diǎn)的角度來說，也應(yīng)引起重視。

國(guó)家應(yīng)當(dāng)與重視新能源汽車發(fā)展一樣，明確把太陽能汽車歸入新能源汽車的范疇，并作為新能源汽車的一種重要子項(xiàng)目，制定太陽能汽車發(fā)展規(guī)劃。解決太陽能電池轉(zhuǎn)化利用率低、續(xù)航里程短、時(shí)速低、成本價(jià)格高等一系列制約太陽能汽車發(fā)展的頸瓶因素，為其商業(yè)化打下基礎(chǔ)。

不可否認(rèn)的是，太陽能汽車在現(xiàn)階段沒有大的技術(shù)突破的情況下，還離我們十分遙遠(yuǎn)。但沒有什么是技術(shù)解決不了的難題，筆者相信，太陽能汽車的技術(shù)瓶頸只是暫時(shí)的。其實(shí)電動(dòng)汽車剛剛面世時(shí)也面臨著相同的問題，時(shí)至今日，電動(dòng)汽車的全球保有量已經(jīng)達(dá)到了100萬輛，完成了由概念車品到量產(chǎn)車的轉(zhuǎn)身。通過技術(shù)上的發(fā)展和突破，太陽能汽車的性能在未來定然會(huì)大大提升。這是個(gè)一直在顛覆與創(chuàng)新的時(shí)代，其實(shí)各方都沒有忽視這個(gè)絕對(duì)純凈的清潔能源應(yīng)用。小時(shí)候想象的太陽能汽車滿街跑的幻想，說不定哪天就實(shí)現(xiàn)了呢。