الألواح الشمسية للسيارة: خصائص وخصائص التشغيل

2024 مؤلف: Erin Ralphs | [email protected]. آخر تعديل: 2024-02-19 11:53

أدى النضال المستمر من أجل نظافة البيئة وسلامة البيئة إلى تطوير وإنتاج كميات كبيرة من الألواح الشمسية ، والتي وجدت تطبيقات في مختلف الصناعات. لم يتم استبعاد صناعة السيارات أيضًا - فالسيارات الكهربائية الصغيرة التي تعمل بالطاقة الشمسية اليوم لا تفاجئ أحدًا.

مبدأ العمل

سيارة تعمل بالطاقة الشمسية مزودة بمحرك كهربائي ، مصدر طاقته هو نظام شمسي يحول الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية. يتسبب مبدأ "نفاذية p-n" لعناصر بطارية شمسية من السيليكون في تكوين طاقة كهربائية وفقًا لمخطط معين:

1. تشمل الطبقة العليا n الفوسفور ، السفلي ، الطبقة p ، البورون. يتم تحديد "الموصلية PN" للخلايا الكهروضوئية من خلال ما يسمى ب "تقاطع pn" المتكون عند حدود طبقتين.
2. تتشكل الإلكترونات سالبة الشحنة في الطبقة العليا من البطارية تحت تأثير أشعة الشمس ، مشحونة إيجابياً - فيالطبقة السفلى. يتشكل مجال كهربائي وفرق جهد بين الطبقات بسبب وجود عدد معين من الجسيمات بشحنات مختلفة. لا يمكن تدفق التيار الكهربائي عبر الدائرة إلا إذا كان هناك حمل بين الأقطاب الكهربائية المتصلة بالبطارية ، في حين أن الجسيمات المشحونة إيجابياً ستتحرك لأسفل ، والجسيمات سالبة الشحنة - لأعلى.

يمكن استخدام المخطط أعلاه كمحرك لنقل ميكانيكي للسيارة ، بشرط أن يتم توصيل محرك كهربائي وأجهزة الطرف الثالث المسؤولة عن تشغيل الأنظمة الفردية للسيارة ، كأحمال للطاقة الشمسية بطارية

تاريخ المركبات الشمسية

نشأ أصل صناعة السيارات ، المتخصصة في إنشاء المركبات على البطاريات الشمسية ، في منتصف القرن العشرين. نظرًا للتأخر في التكنولوجيا وعدم القدرة على إنشاء بطاريات كثيفة الاستهلاك للطاقة وألواح شمسية قوية ذات حجم صغير ، تم تعليق تطوير هذه المنطقة ، ولم يتم استئنافها إلا في التسعينيات. جعلت الكفاءة المتزايدة للأنظمة الشمسية من الممكن زيادة كمية الكهرباء المنتجة ، وأتاح جيل جديد من البطاريات كثيفة الاستهلاك للطاقة إنشاء احتياطي طاقة كافٍ للرحلات الطويلة.

لعبت الأنواع الجديدة من المحركات الكهربائية وناقلات الحركة وهياكل الجسم والمواد دورًا مهمًا في تطوير المركبات التي تعمل بالطاقة الشمسية. اليوم ، يتم إنتاج عمليات نقل الحركة على أساس الأجزاء ذات الحد الأدنى من مقاومة التدحرج والعناصرالجسم - مصنوع من بلاستيك خفيف الوزن ومتين. المحركات المستخدمة عبارة عن وحدات بدون فرش تعتمد على أعمدة مصنوعة من مواد أرضية مغناطيسية نادرة.

كانت العجلات الآلية اختراعًا آخر أعطى دفعة لتطوير هذه الصناعة. تتضمن تقنيتهم وضع محرك كهربائي على كل من عجلات القيادة ، مما يزيد بشكل كبير من الكفاءة الكلية لآلية النقل.

ظهور الألواح الشمسية المرنة وزيادة مساحة امتصاص الطاقة قد أثر على زيادة طاقة الألواح الشمسية لبطارية السيارة.

متوسط سعر السيارة

يرجع السعر المرتفع للمركبات التي تستخدم أنظمة الطاقة الشمسية كمصدر للطاقة إلى تعقيد تجميعها وإنتاجها من قطعة واحدة. لا ينشر صانعو السيارات الذين يطورون مثل هذه النماذج معلومات حول التقنيات والآلات وأسعارها. على الرغم من ذلك ، فإن تكلفة السيارات التي دخلت بالفعل في الإنتاج التسلسلي - على سبيل المثال ، طراز الإسطرلاب من شركة Venturi الفرنسية - تبلغ حوالي سبعة ملايين روبل.

كرامة

قبل محركات الاحتراق الداخلي الكلاسيكية ، تتمتع المركبات التي تعمل بالطاقة الشمسية بعدد من المزايا:

• صديقة للبيئة بسبب عدم وجود انبعاثات ضارة.
• طاقة غير محدودة من الشمس.
• لا داعي لبناء محطات شحن و تعبئة
• عمر خدمة طويل.
• طاقة مجانية وبأسعار معقولة.

عيوب

الإدخال الواسع للبطاريات الشمسية في التشغيل تعوقه العيوب التالية:

• ارتفاع تكلفة البطاريات بسبب الحاجة إلى تقنيات مبتكرة وإنتاج القطع.
• مقارنة بمحركات الاحتراق الداخلي ، تتمتع سيارات السباق التي تعمل بالطاقة الشمسية بسرعة أقل ونطاق أقصر.
• عملية التشغيل معقدة بسبب نقص الخدمات وخدمات الإصلاح المتخصصة في أنظمة الطاقة الشمسية.

التثبيت الذاتي

تركيب الألواح الشمسية على السيارة ممكن بيديك ، رهنا بتوافر الأدوات اليدوية اللازمة ، والمعرفة في مجال الميكانيكا والكهروميكانيكا ووقت الفراغ.

يتم تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية في مجمّع يوضع على جسم السيارة. تخزن البطارية الطاقة المتولدة.

يتم تنظيم مستوى شحن البطارية واستهلاك الطاقة المخزنة والاستهلاك الحالي للمحرك الكهربائي بواسطة وحدة تحكم إلكترونية مثبتة في السيارة. يقود ناقل حركة ميكانيكي عجلات السيارة عن طريق تحويل الكهرباء إلى حركة دورانية.

عند تركيب الألواح الشمسية ، من المستحسن استخدام العناصر الهيكلية المصنوعة في المصنع. هناك متطلبان فقط للجسم - القوة والوزن المنخفض. أبعادها تعتمد على أبعاد المكونات الرئيسية والسقفسيارة تعمل بالطاقة الشمسية. يجب أن تتوافق الخصائص التقنية للبطارية والوحدة الإلكترونية والمحرك الكهربائي مع قوة اللوحة المحددة.

التنسيب الأمثل: قمة السيارة

الحد الأدنى لمساحة النظام الشمسي للحصول على الطاقة المطلوبة هو 1 متر2، وهو ما يفسر وضع الألواح الشمسية بشكل متكرر على سطح السيارة. يتم تثبيت الألواح على سطح السقف بأقواس خاصة أو غراء السيليكون أو الفيلكرو. يتم اختيار البطارية الشمسية من قبل مالك السيارة بناءً على الأهداف المحددة: على سبيل المثال ، بالنسبة لنظام صوتي وديكورات أخرى في السيارة على بطارية شمسية ، يكفي تركيب لوحة مضغوطة. مثل هذه المحطة لن يكون لديها طاقة كافية لشحن البطارية.

موضع لوحة القيادة

يمكن تركيب الألواح الشمسية القابلة للطي على لوحة القيادة وتخزينها في صندوق الأمتعة. يجب أن يكون جسم العنصر مصنوعًا من البلاستيك المتين المقاوم لدرجات الحرارة المرتفعة. البطاريات المصنوعة من مواد رخيصة الثمن وغير موثوقة يمكن أن تتشوه عند تعرضها لأشعة الشمس المباشرة ودرجات الحرارة المرتفعة.

الألواح الشمسية لشحن بطارية السيارة متصلة بطريقتين:

• قياسي - عبر ولاعة السجائر.
• من خلال أطراف البطارية.

قبل التثبيت والتوصيل ، يجب قراءة التعليمات التي تقدمها الشركة المصنعة للبطارية الشمسية. سبب تلف النظام الشمسي والمعدات الكهربائية للسيارة في معظم الحالات غير صحيحاتصال البطارية.

قواعد شحن البطارية

يجب ألا تتجاوز القيمة الحالية عند شحن بطاريات الرصاص الحمضية 10-12٪ من سعتها مما يؤثر على وقت إعادة شحن البطارية. بطارية عالية الجودة وموثوقة بسعة 60 أمبير / ساعة مشحونة بتيار ، تبلغ قيمته القصوى 5-6 أ.مع مثل هذه المؤشرات ، يبلغ متوسط وقت الشحن 10-12 ساعة. يزداد خطر تعطل البطارية إذا تم تقليل وقت الشحن أو زيادة المعلمات المحددة بشكل ملحوظ.

تقلل الألواح الشمسية من جميع المخاطر نظرًا لأن قوتها الحالية القصوى لا تتجاوز 1-2 أ. تحتوي البطارية على طاقة كافية تصل إلى 7 وات للحفاظ على أداء البطارية ، بينما البطاريات الشمسية بقوة 50 -70 مطلوبة لشحنه بالكامل تم تجهيز هذه الأنظمة بوحدات تحكم تنظم الخصائص التقنية للوحات وتحافظ على أداء وسلامة البطارية.

يمكن شحن بطارية 50Ah بالكامل في 7-9 ساعات باستخدام لوحة شمسية 40W 20V.

يجب أن يكون الطول الأمثل للألواح الشمسية المثبتة على السيارة مترًا واحدًا ، والجهد والطاقة - 12 فولت و 15 واط ، على التوالي. يوصي الخبراء بشدة بشراء جهاز تحكم أو جهاز تحكم مشابه يمكنه حماية نظام السيارة والبطارية على متن السيارة من الشحن العكسي أو المفرط. غالبًا ما يتم دمج الألواح الشمسية في سلسلة واحدة من أجل الزيادةالسعة وتوضع على سطح السيارة بمساحتها الكافية

نظرة عامة على النموذج

تقدم الشبكة مجموعة واسعة من الألواح الشمسية للسيارة ، ومع ذلك ، مع وجود خيار غني ، لا تتمتع جميع الألواح بالجودة والموثوقية المناسبة. يقترح الخبراء الإسهاب في ثلاثة نماذج شائعة للأنظمة الشمسية ذات الخصائص الضرورية.

الألواح الشمسية Sunsei SE-500

نموذج النظام الشمسي المشهور والمطلوب بأبعاد مدمجة - 38x36x3 سم. تقدم الشركة المصنعة حقيبة مقاومة للماء للتخزين والنقل في الطقم.

قوة الألواح الشمسية الصغيرة لا تتجاوز 7.5 وات ، التيار 0.6 أ. يتم تثبيت Sunsei SE-500 على حامل ثلاثي القوائم وتحافظ على عمل بطارية السيارة لعدة ساعات ، بشرط إيقاف تشغيل المحرك.

يتم شحن البطارية أثناء تشغيل المحرك وإيقاف تشغيله. تأتي الألواح الشمسية مع قابس ولاعة السجائر. بناءً على تقييمات الألواح الشمسية للسيارة ، يقوم العديد من المستهلكين بتثبيت Sunsei على قوارب الديزل والشاحنات والجرارات.

عيب اللوحة الشمسية SE-500 هو قوتها المنخفضة ، والتي يقابلها مزيج من عدة عناصر في شبكة واحدة.

بطارية SunForce

نموذج لوحة شمسية من مصنع كندي. الأبعاد الاسمية للبطارية هي 97 × 35 × 4 سم ، والجهد والطاقة 1.5 أ و17 وات على التوالي. كاملة مع قابس ولاعة السجائر والمحطات ووحدة تحكم 7 أمبير / 12 فولت.

على الرغم من حجمه إلا أنه يمكن تثبيته بسهولة على أسطح المركبات الخفيفة والقوارب والشاحنات والمعدات الخاصة. ميزة إضافية للنموذج هي القدرة على العمل في الضباب والمطر.

لوحة TCM-15F

ألواح شمسية محمولة لسيارة ذات جسم مرن ، بقوة 15 وات ، جهد 1 أمبير وأبعاد مدمجة - 60 × 27 × 0.5 سم. نظرًا لصغر حجم اللوحة ، يمكن طيها بسهولة وتثبيتها بإحكام على سطح السيارة. الحالة المحكم للوحة الشمسية لديها موثوقية كافية. توفر المواصفات كفاءة عالية إلى حد ما بنسبة 22٪.

تعليقات

يشير مالكو السيارات في مراجعاتهم للألواح الشمسية لسيارة ما إلى الحاجة إلى شراء مجموعة كاملة من المعدات لنظام الطاقة الشمسية ، بما في ذلك الألواح ، وهي حالة مقاومة للاهتزاز ومتين بسطح من الألومنيوم يزيل الحرارة جيدًا وجهاز تحكم وبطارية. يعمل الأخير فقط جنبًا إلى جنب مع بطاريات الرصاص ويجب أن يكون له طاقة مقدرة تبلغ 12 فولت. لا يمكن تشغيل الألواح الشمسية بشكل فعال ودون انقطاع إلا إذا كانت متعامدة مع أشعة الشمس. من الناحية المثالية ، يُنصح مالكو السيارات بشراء نظام خاص يتتبع موقع الشمس ويجد الزاوية المثلى للبطارية في الوضع التلقائي ، لكن هذا النوع من التصميم يكلف كثيرًا عندماالتجمع.

عند تثبيت بطارية شمسية على سيارة ، من المستحسن مراعاة خصائص الطراز المحدد وبطارية السيارة والشبكة الداخلية. توفر الشركات المصنعة للألواح الشمسية في المجموعة تعليمات مفصلة لتركيب وتشغيل المنتجات ذات القيم الاسمية للطاقة والسعة والجهد. قد تشتمل المعدات القياسية أيضًا على وحدة تحكم وأطراف بطارية وقابس ولاعة سجائر.

أنظمة الطاقة الشمسية للسيارة ليست بديلاً كاملاً للبطارية ، لكنها تسمح لك بإعادة شحن البطارية وتوفير الطاقة للمعدات الكهربائية الرئيسية للسيارة. أفضل طريقة لاستخدام البطارية الشمسية هي إعادة شحن البطارية في حالات الطوارئ. لا يمكن شحن البطارية بالكامل إلا بمساعدة شاحن التيار الكهربائي.