太陽能技術在汽車新能源領域的應用

摘?要：現(xiàn)代科學技術日新月異。隨著人類社會的飛速發(fā)展，人們在滿足精神享受的同時，對物質生活的需求也在同步提高，不斷刷新的私家車數(shù)量在很大程度上使得全球汽車的保有量得到了快速增長。伴隨著這一時代背景，傳統(tǒng)私家車對全球的能源供應提出了新的課題。傳統(tǒng)汽車絕大部分是以石油作為主要能源。石油作為主要能源，一方面污染環(huán)境，另一方面也使不可再生資源面臨更大的資源危機，我們都知道石油、天然氣是一種不可再生資源。因此我們必須采取有效措施，不斷加強對可再生能源的研究。這些對今后的能源發(fā)展具有重要的意義，這也是當今世界范圍內重要的議題。

關鍵詞：太陽能;危機;再生能源

一、緒論

汽車工業(yè)的發(fā)展給人們的日常生活帶來質變的同時，也給地球帶來了另外一個嚴重的問題，那就是環(huán)境污染。環(huán)境污染問題在汽車剛誕生時，并沒有引起人們的關注。直到全球氣候不斷變暖，南極冰川的面積不斷變小，世界各地的極端天氣變得更加頻繁時，才開始引起了全世界的廣泛關注。減少由于二氧化碳排放過量造成的溫室效應，保護環(huán)境，促進人類社會的可持續(xù)發(fā)展，共建人類命運共同體，就成為了擺在我們面前的一個急需解決的問題。而使用清潔可再生能源能夠幫助我們解決這一問題。如今汽車領域最火的詞就是“新能源”汽車，但是目前的這些新能源汽車都還只是油電混合或者純電動車，需要頻繁充電以保證能量供給，而且并沒有做到真正的環(huán)保。2019年9月20日，國家能源局發(fā)展規(guī)劃司司長李福龍表示，目前正在研究“十四五”能源發(fā)展規(guī)劃，將繼續(xù)壯大清潔能源發(fā)展。所謂清潔能源，即綠色能源，是指不排放污染物、能夠直接用于生產生活的能源，它包括核能和“可再生能源”，如水能、風能、太陽能、潮汐能等。在這種情況下，太陽能汽車便再次成為了人們視線的焦點。發(fā)展作為多種清潔的能源之一的太陽能技術，可以作為促進汽車工業(yè)能源發(fā)展的有效措施，也是擴大汽車發(fā)展的有效措施。

二、太陽能應用的優(yōu)點

早在20世紀，人們就開始了對太陽能的研究。然而由于當時科技水平的限制，太陽能技術并沒有能夠應用到汽車領域。由于全球能源危機的不斷加重，人類急需找到能夠替代石油的清潔能源，太陽能作為清潔能源進入汽車領域的應用研究擺到了汽車行業(yè)技術人員的面前，在進行了一系列的研究試驗后，太陽能技術在汽車能源的應用上終于取得了長足的進步。將太陽能技術應用到汽車領域作為新能源驅動汽車，其有著諸多優(yōu)勢，不但能夠節(jié)約資源，保護環(huán)境，而且太陽能是一種清潔能源，將太陽能應用到汽車領域，對當前的科技發(fā)展是具有非常重大的意義的。

正如我們了解的那樣，太陽能汽車可以在晴天吸收太陽能，然后將太陽能轉變?yōu)殡娔軆Υ嫫饋?，所儲存的電能可以供汽車作為能源驅動汽車運行。這種將太陽能轉變?yōu)殡娔艿哪芰哭D換方式使資源可以持續(xù)利用，而且沒有汽車尾氣的排放，綠色環(huán)保。相比之下，太陽能汽車還有操作方便、快捷的特點，這也極大的拓展了太陽能汽車的應用。

三、太陽能在汽車領域的應用

（一）太陽能作為汽車的驅動能源

太陽能汽車，顧名思義是以太陽能作為驅動能源的汽車，它具有目前汽車中最高的環(huán)保性和可再生性，因此被各國所推崇。以太陽能作為清潔能源汽車首要驅動力來驅動汽車，與傳統(tǒng)的汽車內燃發(fā)動機以燃油或燃氣作為燃料產生動力相比，太陽能汽車有著內燃發(fā)動機不可替代的優(yōu)點：這種汽車不需要發(fā)動機，它主要由電池板儲電器和電機組成。通過車體表面的太陽能裝置收集太陽能，并將太陽能轉化為電能儲存起來，再把儲存的電能通過驅動電機來實現(xiàn)汽車的行駛，通過電能消耗的多少來進行控制汽車運行速度，駕駛員只需踩踏加速踏板便可啟動，利用控制器使車速變化。不需換擋、踩離合器，簡化了駕駛的復雜性，輕松便捷。而且因為太陽能汽車內無需內燃機，所以在駕駛時不會產生噪音和尾氣，這也對車輛密度越來越高，噪音越來越大的城市提供了一個新方向。目前太陽能汽車的最高時速可達到100km/h，而在陰雨或夜間的最大單次續(xù)航距離為100km，配合蓄電池距離可達到單次續(xù)航距離150km以上，可滿足很多駕乘者對代步車的要求，這表明太陽能汽車在當前的應用是非常值得關注的。

由于目前的科技水平所限，所以太陽能汽車在應用方面還存在一定的局限性，在陰雨天時其使用就存在著短板，續(xù)航能力急待提高。由此一種名義上的太陽能汽車應運而生，這種汽車與傳統(tǒng)的太陽能汽車并不相同，車上并沒有安裝相應的電池板。它主要是以蓄電池的形式對汽車實行驅動，因為其外形與太陽能汽車非常相似，所以人們也將這種汽車近似地認為太陽能汽車，這種名義太陽能汽車需要到專門的充電站進行充電，給用戶帶來了很大的不便。

（二）將太陽能作為汽車的輔助能源

從當前技術來看，地球軌道上的平均太陽輻射強度為1369w/㎡。按照當前的技術手段，太陽能的轉化效率為30%左右。因此如果想要大面積利用太陽能，來實現(xiàn)汽車的驅動，按照其轉化效率來算，至少需要幾十平米的接收面積，來實現(xiàn)太陽能的接收轉化才能達到傳統(tǒng)燃油內燃機那樣的功率。但就目前的經濟條件和技術水平來說，是不現(xiàn)實的。即便是能夠實現(xiàn)，造價也非常昂貴，不利于太陽能的普及，也不利于太陽能汽車的普及。

但是我們可以將太陽能作為傳統(tǒng)內燃機汽車的輔助動力，這樣可以適當減少石油、天然氣等不可再生資源的消耗。利用電池板進行接收和儲存太陽能，為汽車提供電量，從而達到節(jié)約能源，保護環(huán)境的目的。

（三）利用太陽能驅動汽車的鼓風機、空調等系統(tǒng)

如果汽車在陽光下停泊時間比較長時，由于車內類似于密閉的空間，長時間的暴曬會使得車內溫度升高，容易導致車內有害物質大量增加，使車內空氣質量受到破壞。特別是處于夏季高溫的天氣當汽車停車熄火時，如果在車里安裝了太陽能電池板裝置吸收太陽能，將太陽能轉化為電力，進而控制系統(tǒng)來驅動鼓風機，啟動汽車內部的中央空調實現(xiàn)汽車內部的溫度調控，使汽車的溫度實現(xiàn)整體的降低，達到降溫的目的，同時也可以有效改善汽車熄火時汽車內部的空氣環(huán)境，提高乘員的舒適感。如果是一般的汽車，在熄火狀態(tài)下，鼓風機就要由蓄電池來供電。那樣會大量消耗蓄電池的電量，嚴重時會導致汽車無法起動。

筆者根據大量的資料觀察發(fā)現(xiàn)，與沒有安裝太陽能控制的通風降溫裝置的傳統(tǒng)汽車相比較，在車內安裝了太陽能控制裝置的汽車，其車內溫度降低最高的達到了20℃。利用太陽能進行電量的調控，控制實現(xiàn)汽車內整體的降溫。既解決了汽車內的蓄電池電量供應問題，也解決了汽車因熱而所產生的熱島效應。

（四）混合驅動的太陽能汽車

目前太陽能汽車沒有得到廣泛的推廣，究其原因主要是因為太陽能存在以下的不足：太陽能造價高，技術還不夠成熟，太陽能轉換效率還不夠高，速度慢，體積龐大，進入實用階段還有很多技術攻關等。再者，太陽能輻射強度較弱，光伏電池板造價昂貴，加之蓄電池容量和天氣的限制，使得完全靠太陽能驅動的汽車的實用性受到極大的限制。在太陽能收集的相關技術上，還沒有取得非常高的突破。這些因素導致的太陽能并不能在現(xiàn)階段汽車上面有更大的作為，阻礙了太陽能汽車的發(fā)展。如果能在這些缺點方面進行改進，太陽能汽車將會有更廣泛的應用。

基于以上原因，太陽能汽車研究者采用一種比較折中的方式，即利用太陽能與電能或者傳統(tǒng)燃油進行組合的方式實現(xiàn)混合動力驅動。這種混合驅動方式在表面上看起來和傳統(tǒng)太陽能汽車并沒有較大區(qū)別：從表面上來看，這兩種汽車都在車體表面安裝了光伏電池板，與傳統(tǒng)汽車相比，這種車輛相比傳統(tǒng)汽車多了車頂?shù)墓夥姵匕濉Ｄ壳爸髁鞯脑O計為，以光伏板吸收太陽能并將其轉化為電能，燃油發(fā)動機驅動前輪，電動機供電驅動后輪。太陽能負責低速狀態(tài)，燃油發(fā)動機負責高速狀態(tài)。這種混合驅動模式的汽車能夠有效解決當電能不足使徹底無法驅動的問題。其次，這種混合式驅動方式的汽車能夠有效的改善城市的環(huán)境問題，降低城市污染，減少污染氣體的排放。當前的城市不斷發(fā)展化，工業(yè)化水平不斷提高，人們對健康問題越來越重視。如何減少污染氣體的排放是當前汽車工作者最主要的問題，這種方式的汽車能夠有效解決這種問題，這對構建綠色中國是具有相當重要意義的。

四、結語

綜上所述，在科學技術不斷發(fā)展進步、日新月異的今天，人們對于物質方面的熱衷給予了汽車較為廣泛的發(fā)展空間。太陽能汽車在新能源領域中的應用將會越來越廣泛，太陽能汽車在新能源領域中的應用，在給我們帶來方便的同時，有效地保護了環(huán)境，減少了溫室氣體排放，這是符合當代發(fā)展要求的。當今的發(fā)展是綠色的發(fā)展，要以保護環(huán)境為主，不斷推動發(fā)展，因此我們要以保護環(huán)境為目的，采取有效措施，不斷推進太陽能在新能源汽車領域中的應用。

當然，對于太陽能汽車的研究并不是一個簡單的道路。需要廣大的太陽能研究者愛好者不斷投入其中，不斷進行探索，不斷進行實踐，不斷進行創(chuàng)新，不斷進行發(fā)展，不斷培養(yǎng)新能源領域的人才。只有這樣我們才能更好地將新能源技術得到應用，也能夠將太陽能技術應用的更好，不斷推動汽車新能源領域的發(fā)展，研發(fā)出更好的產品。隨著太陽能研究的深入，相信未來的太陽能汽車一定可以獲得更高的移動速度和續(xù)航能力，并成為汽車的主流，使我們的生活更加環(huán)保。

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作者簡介：吳春鳳（1976-），女，漢族，廣西桂平人，本科，二級實習指導教師，研究方向：汽車運用。