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为什么我们的道路上没有太阳能汽车?

来源:网易2024-04-11 11:15215
 太阳能汽车是存在的,观看它们的最佳地点是世界太阳能挑战赛,这项比赛每两年在澳大利亚举行一次。参赛者必须仅使用太阳能从该国北海岸的达尔文到南海岸的阿德莱德行驶约1,870英里(3,000公里)。


 

2022年6月9日,全球首款远程太阳能汽车在线上全球首发

参加这场比赛的许多汽车看起来更像游乐园游乐设施或科幻小说中的车辆,而不是您在路上看到的汽车。这告诉你为什么太阳能汽车不是日常出行的选择,至少现在还不是。

收集足够的阳光

虽然白天有大量阳光照射到地球上,但光线在穿过大气层时会发生散射,因此到达任何给定表面的光线量相当低。除去不同季节的影响,一整年的平均值约为每平方米342瓦,面积相当于约10平方英尺。

汽车尺寸差异很大,但美国的全尺寸汽车长约18英尺,宽6英尺,因此水平面约为100至110平方英尺(9至10平方米)。这将收集大约3,420瓦的电量,足以运行冰箱、洗碗机和微波炉。

向城镇输送电力的大型太阳能发电场通过在数千英亩的土地上安装数百万个太阳能电池板来弥补阳光传播到如此大面积的事实。一些国家(主要在沙漠地区)使用镜场来集中太阳的能量。但标准汽车没有足够的表面积来收集大量太阳能。

将阳光转化为能源

另一个问题是,当今的太阳能电池板在将阳光转化为电能方面效率不高。通常,它们的效率 约为20%,这意味着它们将到达的太阳能的约五分之一转换为电流。

这意味着,一辆装有太阳能电池板的普通汽车所提供的3,420瓦太阳能发电只能产生约684瓦的电力可供汽车使用。相比之下,电动汽车以每小时60英里(每小时100公里)的速度行驶大约需要20,000瓦。

参加世界太阳能挑战赛的车辆往往体积较大,并采用最大化水平表面积的设计。这有助于它们收集尽可能多的阳光。作为概念车,这很好,但大多数车型没有很多窗户,也没有除了驾驶员以外的任何空间。

当太阳不发光时

另一个挑战是地理位置、白天时间和天气条件都会影响太阳能的发电量。

地球在其轴上倾斜,因此并非所有区域在任何给定时间都能接收到等量的阳光。当北半球向太阳倾斜时,地球的上部会受到更多的阳光照射,出现春季和夏季,而南半球则更冷、更暗。当地球的南半部向太阳倾斜时,地球南半部的区域会获得更多的阳光,而上半部的区域会获得更少的阳光。

赤道附近的地区全年都能获得持续的阳光,因此靠近赤道的地区(例如南加州或撒哈拉沙漠) 比靠近地球两极的地区(例如阿拉斯加)拥有更强烈的太阳能。

太阳能汽车在阴天或雨天也很难收集足够的阳光。即使是拥有大型太阳能发电场的大型公用事业公司也必须为 太阳不发光的时间做好计划。

司机需要他们的汽车在夜间行驶。为了让太阳能汽车在天黑后运行,它需要使用白天收集并存储在电池中的额外能量。太阳能电池板和电池增加了汽车的重量,而较重的汽车需要更多的电力才能运行。

研究人员正在努力设计更适合日常使用的太阳能汽车。为此,设计师需要使太阳能电池板能够更有效地将阳光转化为能量,并设计更适合汽车的太阳能电池板。让汽车太阳能系统变得更便宜也很重要,这样普通买家就能买得起。

目前,最接近太阳能汽车的选择是在家中或充电站充电的电动汽车。根据发电方式,流入这些汽车的部分能源可能来自太阳能电池板、风力涡轮机、水力发电大坝或其他可再生能源。随着美国各州在未来几十年内努力转向清洁能源,这一比例将会上升。

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