خودروهای خورشیدی: آیا می توانند در آینده نقشی ایفا کنند؟

مجموعه: اصول تعمیر و نگهداری خودرو

خودروهای خورشیدی، خودروهایی هستند که با انرژی خورشید به حرکت در می آیند

خودروهای خورشیدی؛‌ مزایا، معایب و چالش ‌های پیش‌رو

انرژی خورشیدی چیست؟

خورشید نوعی منبع و هسته ی ساطع کننده ی انرژی طبیعی به شمار می رود که همواره بسته های کوچکی از انرژی به نام فوتون را آزاد می سازد. گسترده ترین نوع انرژی خورشیدی، فتوولتاییک نام دارد. 

عده ای از کمپانی های خودرو ساز به منظور کاهش آلاینده های سوختی درصدد آن برآمده اند تا در آینده ای نزدیک انرژی محرک اتومبیل ها را به واسطه ی نور خورشید تأمین کنند. بدین جهت سیستم هایی با عنوان فتوولتاییک را طراحی می کنند.

سیستم فتوولتاییک نوعی سیستم الکتریکی محسوب می شود که متشکل از پنل های خورشیدی و معکوس کننده است. 

مؤلفه ی اصلی یک پنل خورشیدی، سلول های خورشیدی هستند. این قبیل سلول ها به وسیله ی جذب نور خورشید، انرژی الکتریکی و برق را مولد می سازند. 

انرژی خورشید با عنوان انرژی تجدید پذیر و انرژی نو نیز شناخته می شود.

در خودروهای خورشیدی انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی تبدیل می شود

خودرو خورشیدی چیست؟

خودروهای خورشیدی با مکانیزمی مشابه به ساختار خودروهای برقی عرضه می شوند. در خودروهای خورشیدی سلول های فتوولتاییک در تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی نقش دارد. 

لازم به ذکر است که در خودرو های خورشیدی انرژی مبدل شده ی الکتریکی در قسمت باتری اتومبیل ذخیره می گردد و در راستای راه اندازی وسایل نقلیه استفاده می شود. این انرژی مورد نیاز، برای کارکرد سیستم های متعدد خودرو به خصوص باتری به واسطه ی پنل های موجود در سقف اتومبیل تأمین می گردد. 

نحوه ی عملکرد خودروهای خورشیدی

همان طور که بیان کردیم خودرو های خورشیدی به نوعی پنل هایی مخصوص مجهز هستند. پنل ها زمینه ی تحریک الکترون ها به وسیله ی فوتون ها را به وجود می آورند. 

در واقع پنل های خورشیدی از تعدد و پیوستن سلول های فتوولتاییک تشکیل می شوند. تحریک سازی و جنب و جوش الکترون ها مبنای تولید جریان الکتریسیته به شمار می رود. هر سلول فتوولتاییک متشکل از دو تکه عنصر نیمه رسانا نظیر سیلیکون می باشد. 

ترکیب سیلیکون با عناصر فسفر و بور نوعی بار الکتریکی مثبت و منفی را تولید می کند. این روند نوعی میدان الکتریکی را به وجود می آورد که در نقطه اتصال دو لایه ی فتوولتاییک شکل می گیرد. 

با برخورد فوتون ها به الکترون ها، میدان الکتریکی موجود در الکترون ها به بیرون از نقطه اتصال سیلیکون هدایت می گردد. در طرفین سلول ها صفحات رسانای فلزی وجود دارند که الکترون های هدایت شده را جمع آوری می کنند و با انتقال آن ها به سیم ها، نوعی جریان الکتریسیته را برقرار می سازند. 

لازم به ذکر است که موتور های موجود در خودرو های خورشیدی قادر به تولید نیرویی معادل 2 الی 3 اسب بخار هستند. 

کمپانی های هیوندا و تویوتا در راستای تولید خودروهای خورشیدی فعالیت می کنند

برترین خودروهای خورشیدی موجود در جهان

به طور کلی کمپانی های هیوندا و تویوتا جزو شرکت هایی هستند که با جدیت در راستای تولید خودرو های خورشیدی فعالیت می کنند. از سری خودرو های عرضه شده ی شرکت های تویوتا و هیوندا می توان به خودرو های خورشیدی پریوس و سوناتا اشاره کرد. 

در سال 1955 شخصی به نام جنرال موتورز نوعی خودروی خورشیدی به نام سان موبیل را در شیکاگو تولید کرد. خودروی سان متشکل از یک موتور برقی کوچک و 12 عدد سلول فوتولتاییک سلنیومی می باشد که در ابعاد کوچکی معادل 38 سانتی متری تعبیه شده است. 

اتومبیل سان یکی از خودرو های اولیه ی خورشیدی به شمار می آید که متأسفانه به موجب ابعاد کوچک آن، از قابلیت رانندگی برخوردار نمی باشد. 

یکی دیگر از اتومبیل های اولیه ی هیربدی خورشیدی و تجاری در جهان سیون نام دارد که توسط شرکت "سونو موتورز" عرضه شده است. این خودرو به 248 سلول خورشیدی یکپارچه مجهز است که قادر است با یک مرتبه شارژ، مسافتی معادل 410 کیلومتر را طی کند. 

سریع ترین خودروی خورشیدی جهان، "SUNSWIFT IV" نام دارد. این خودرو در خصوص مسابقات سولار به وسیله ی عده ای از دانشجویان "NEW SOUTH WALES" به طراحی رسیده است. 

دانشجویان در راستای تولید خودروی SUNSWIFT IV، تکنولوژی های پیشرفته ای از صنعت خودرو سازان، هوا فضا، دوچرخه سازی را مورد نقد و بررسی قرار داده اند. 

اتومبیل سان جزو اولین خودروهای خورشیدی است

مزیت خودروهای خورشیدی

• کاهش آلودگی هوا

• کاهش آلودگی صوتی

• کاهش انتشار گاز های آلاینده و گلخانه ای

• سازگاری با محیط زیست طبیعی

• مقرون به صرفه به موجب عدم بهره گیری از سوخت

• افزایش میزان بازدهی سوخت

• کاهش میزان گاز دی اکسید کربن در هوای آزاد

معایب خودروهای خورشیدی

خودرو های خورشیدی از منظر تکنولوژی و نوع طراحی با مشکلات متعددی مواجه هستند. در واقع وسایل نقلیه به انرژی گسترده ای نیاز دارند. بدین جهت سقف اتومبیل در خصوص جذب انرژی محرک کفایت نمی کند و ملزم است تا بدنه ی خودرو ها نیز از پنل های خورشیدی پوشانده گردد. 

بهتر است بدانید که با وجود پوشش کل بدنه ی اتومبیل از پنل های خورشیدی میزان انرژی دریافتی خودرو چندان چشمگیر نخواهد بود. 

علاوه بر این، خودرو های خورشیدی از ظرفیت سر نشینی محدودی (یک نفره) برخوردار هستند. لذا شرکت ها در راستای طراحی آن ها از مواد سبک وزن بهره می گیرند. این فرایند طراحی ایمنی خودرو را در مقابل حوادث های جاده ای به شدت کاهش می دهد. 

با وجود اینکه نمونه های اولیه ی خودرو های خورشیدی برای استفاده ی عموم طراحی می شدند اما امروزه اکثر خودرو های خورشیدی در راستای مسابقات خورشیدی مورد استفاده قرار می گیرند.

مسابقات خودرو های خورشیدی نوعی مسابقات رقابتی میان وسایل نقلیه ی الکتریکی هستند که انرژی محرک آن ها صرفا از طریق انرژی خورشیدی تأمین می گردد. نخستین مسابقه ی خودرو های خورشیدی، تور د سل نام دارد که در سال 1985 برگزار شده است. 

کاهش آلودگی هوا، یکی از مزیت های خودروهای خورشیدی است

محدودیت های خودروهای خورشیدی

یکی از اساسی ترین محدودیت های خودرو های خورشیدی، راندمان پایین پنل های خورشیدی می باشد. در بهترین حالت، راندمان پنل ها بین 20 الی 30 درصد قرار دارد. این میزان از راندمان قادر به تأمین نیروی الکتریکی از خورشید نمی باشد و در صورتی که یک خودرو صرفا به نورخورشید متکی باشد، از حرکت باز می ماند. 

راندمان بیشتر پنل های اتومبیل، فضای گسترده تر را طلب می کند. این فضای گسترده، خودرو ساز را با دو چالش هزینه و وزن مواجه می کند. 

یکی دیگر از مؤلفه های محدود کننده ی خودرو های خورشیدی میزان انرژی دریافتی اتومبیل است. در یک شرایط ایده آل که وضعیت هوا آفتابی است، پنل های وسیله ی نقلیه در هر متر مربع از سطح زمین، حدود 1 کیلووات انرژی خورشیدی را جذب می کنند. در صورتی که تمام سطوح بدنه ی اتومبیل با پنل پوشش دهی شده باشد و تمام طول روز را در معرض نور خورشید قرار بگیرد، انرژی 40 کیلومتر مسافت ذخیره می شود.

با این وجود در راستای دریافت انرژی خورشیدی توسط خودرو، عوامل متعددی نظیر گرد و غبار، محل نصب پنل، تغییرات جوی و شرایط رانندگی دخیل هستند.

 بنابراین تاکنون هیچ یک از کمپانی های سازنده ی اتومبیل موفق به عرضه ی وسیله ی نقلیه ی وابسته به انرژی خورشیدی نشده اند و در اکثر موارد در کنار پنل های خورشیدی، نوعی موتور های درون سوز تعبیه می شود.

این قبیل خودرو های خورشیدی با عنوان خودرو های هیبریدی شناخته می شوند که در سیستم پیشرانه ی آن ها یک موتور درون سوز قرار دارد. این قبیل خودرو های هیبریدی، بر اساس اهداف طراحان در خصوص مسافت طولانی تر حرکت و کاهش انتشار گاز های گلخانه ای طراحی می شوند که با عنوان خودرو های سبز شناخته می شوند. 

نیروی محرک خودرو های هیبریدی از طریق انرژی خورشید، باد، سوخت های جامد نظیر زغال سنگ، گاز های طبیعی، بنزین، نیروی انسان، میدان های الکترومغناطیسی، چرخ طیار، هیدروژن، باتری های الکتریکی، الکتریسیته ی هوایی و جمع کننده ی هیدرولیکی تأمین می گردد. 

میزان انرژی دریافتی در خودرو های خورشیدی کم است

جمع بندی مطالب و سخن پایانی

همان طور که بیان کردیم انرژی خورشید حاوی نوعی بسته هایی کوچک انرژی به نام فوتون است. فوتون ها قابلیت تبدیل انرژی خورشیدی به الکتریکی را مهیا می سازند.

بدین جهت شرکت های خودرو ساز در تلاش هستند تا به منظور کاهش آلاینده های سوختی و کاهش آلودگی صوتی نوعی خودرو های خورشیدی را تولید کنند که به انرژی طبیعی خورشید در راستای حرکت متکی باشد.

اساس فعالیت خودرو های خورشیدی، انرژی ساطع از خورشید است. در سقف و بدنه ی خودرو های خورشیدی نوعی پنل های مخصوص تعبیه می شود که به موجب فوتون های نورخورشید، الکترون ها را تحریک می سازند. 

در راستای تحریک الکترون ها نوعی جریان الکتریسیته شکل می گیرد که زمینه ی به حرکت در آمدن خودرو را به وجود می آورد.  

بدین جهت عمده انرژی مورد نیاز خودرو از طریق نور خورشید تأمین می شود. شرایط متغیر جوی، آلودگی هوا و گرد و غبار مانع تأمین انرژی مورد نیاز وسایل نقلیه ی خورشیدی می شوند. 

گرداوری: بخش خودرو بیتوته