Солнечная батарея на крышу автомобиля своими руками

Солнечная батарея для автодома

Солнечная батарея. Что это?

Солнечная батарея — это объединение ячеек с полупроводниками (чаще всего кристаллы кремния), преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток. Солнечная панель — готовый продукт. А именно — определенное количество этих ячеек, соединенных между собой, базирующихся на твердой или гибкой основе заданного размера. Чем больше ячеек в панели, тем большего она размера, тем мощнее ее характеристики.

Эффективно ли это в наших широтах

Да. Эффективность солнечной батареи зависит от интенсивности солнечных лучшей и от правильного угла падения этих лучей на панель (в идеале угол должен быть прямым). Но даже в условиях облачности, а так же при горизонтальном плоскостном базировании, ячейки все равно вырабатывают зарядный ток, пусть и с меньшей эффективностью.

Типы солнечной батареи

По структуре кристаллов в ячейках солнечные панели разделяются на поликристаллические и монокристаллические. Различия в разной технологии производства. На практике существует множество споров, что лучше. Самое распространенное мнение — монокристалл работает лучше в ясную погоду, но почти полностью бездействует в пасмурную. Поликристалл работает хуже, чем монокристалл в ясную погоду, но выдают пусть и слабый, но зарядный ток даже в пасмурную погоду.

По строению солнечные панели разделяются на гибкие и твердые. В первом случае кристаллы кремния в ячейках сделаны более гибкими, что позволяет размещать панель на кривых формах. Гибкость такой панели все же значительно уступает листу бумаги, поэтому позиционировать ее можно только на изгибах с плавным, не большим углом или закруглением. Такие панели заметно легче, по сравнению с твердыми.

Твердые панели выполнены в раме из анодированного алюминия, сверху закрытые закаленным стеклом и полимерной пленкой. Такие панели имеют куда большую прочность и долговечность, лучше охлаждаются и стоят дешевле.

Позиционирование солнечной батареи

В идеале угол наклона панели к солнечным лучам должен примерно соответствовать широте места базирования. Для Москвы — 53°. Более эффективным будет менять угол 2 раза в год на 15° (в большую сторону для зимы, это позволит панели самоочищаться от снега, в меньшую для лета).

В реальности, крыша на автодомах и караванах плоская, поднимать и опускать панели каждый раз во время стоянки не каждому захочется. Горизонтальная позиция допустима, но при этом пропадает полезное рабочее время утром и вечером, когда солнечные лучи «соскальзывают» с панели и не преобразуется в достаточном количестве в электричество. Устранить этот недостаток можно либо большим числом панелей либо меньшим числом потреблением электроэнергии.

Контроллер. Это зачем?

Напряжение и зарядный ток на солнечной панели меняются в зависимости от интенсивности солнечного освещения. Контроллер выравнивает напряжение на выходе до «зарядного», прерывает заряд, избегая «перезаряд» аккумулятора, заново подключает «заряд» при «разряде» аккумулятора, отключает потребителей при критическом «разряде» аккумулятора. Существует 2 типа контроллеров: ШИМ (PWM) и MPPT. Отличаются они разными технологиями заряда. Если у вас одна или две солнечные панели, нужно использовать PWM контроллер, панели подключаем параллельно. Если число панелей более трех, эффективнее будет использовать MPPT контроллер, подключение панелей последовательное.

Монтаж на крышу

Гибкую панель можно сразу монтировать на клей-герметик. Для монтажа твердой панели используют специальный аэродинамичный крепеж, обеспечивающий просвет (около 10 мм) между рамой панели и крышей автодома для лучшего охлаждения (солнечная панель в процессе работы сильно нагревается и для поддержания рабочих показателей нуждается в вентиляции). Алюминиевый уголок из ближайшего строительного магазина так же станет отличным крепежом, пусть и не столь эстетичным. Рама панели с крепежом соединяются винтами через сверления, крепеж с крышей — через клей-герметик. Обычно это Sikaflex 252i, Sikaflex 552 или Decalin Decaseal 8936. При демонтаже герметик срезается струной. Соединение панелей между собой, а так же проводкой, идущей на контроллер, происходит с помощью специальных клемм. Для герметичной прокладки кабеля сквозь крышу используется пластиковый «проход», который так же монтируется к крыше на клей-герметик.

Аккумулятор

Любая солнечная панель призвана заряжать аккумулятор, а он в свою очередь раздавать электричество потребителям (12В на прямую, 220В через инвертор). Предпочтения следует отдать тяговым свинцово-кислотным аккумуляторам по AGM или GEL технологиям. Такие аккумуляторы выдерживают большое количество циклов заряда-разряда, герметичны и безопасны. При ограниченном бюджете так же подойдут жидко-кислотные свинцовые аккумуляторы. Для их безопасного использования необходимо обеспечить отвод на улицу вредных кислотных паров, выделяющихся при заряде.

Сколько панелей и аккумуляторов мне нужно в мой автодом?

Главный вопрос, задаваемый каждым караванером. Для ответа на него, необходимо сначала посчитать мощность всех потенциальных потребителей и периодичность их использования за одни сутки. Исходя из этого подобрать количество и емкость аккумуляторов, а так же мощность инвертора (если потребители будут на 220В), после — количество и мощность солнечных панелей (учитывая полезную площадь и рельеф крыши, а так же люки, грибки и антенны, мешающие позиционированию больших панелей). Если этот вопрос вызывает затруднения, можно начать с классического комплекта начинающего караванера: поликристаллическая солнечная панель на 150 Вт, гелиевый аккумулятор 100 А/ч.

Читайте также:  Расшифровка кодов ошибок автомобиля Opel Zafira на русском языке

Этот набор позволит вам:

  • Пользоваться 12 вольтовым освещение;
  • Использовать насос для воды;
  • Заряжать телефоны, планшеты, ноутбуки;
  • Смотреть небольшой ЖК-телевизор;
  • Пользоваться системой раздува от 12В в вашем газовом отопителе.

В течении светового дня солнечная панель будет заряжать аккумулятор, вечером и ночью вы будите его использовать. Поняв, что мощности панели не хватает, что бы зарядить аккумулятор полностью в течении дня, вы всегда можете добавить еще одну или две панели на 100 Вт/150 Вт, подсоединив их параллельно первой.

Автомобиль (машина) на солнечных батареях

Развитие технологий и борьба за экологическую безопасность нашей планеты, стали катализаторами процесса создания автомобиля, или машины на солнечной энергии, которая работает на солнечных батареях.

Принцип действия

Принцип работы автомобиля на солнечных батареях основан на преобразовании солнечной энергии в электрическую, которая является источником питания электрического двигателя на солнечных батареях, устанавливаемого на автомобиле.

Принцип преобразования энергии солнца в электрическую энергию основан на «p-n проводимости», создаваемой в элементах солнечной батареи, изготавливаемой из двух слоев кремния, с добавлением различных веществ.

Процесс образования электрического тока приведен на ниже приведенной схеме:

  1. В верхний слой, при его изготовлении, добавляется фосфор, это «n» слой, а в нижний – бор, это «р» слой. На границе слоев образуется «р-n переход», который определяет «р-n проводимость» фотоэлемента, из определенного количества которых, состоит солнечная батарея.
  2. Под воздействием солнечных лучей, в верхнем слое, образуется дополнительное количество отрицательно заряженных электронов, а в нижнем – положительно заряженных («дырок»). Наличие дополнительного количества разно заряженных частиц создает электрическое поле между слоями, образуется разность потенциалов. В этом случае, при наличии нагрузки между электродами, присоединенными к верхнему и нижнему слоям, в цепи протекает электрический ток, при этом отрицательно заряженные частицы движутся вверх, а положительно заряженные – вниз.

Если в качестве нагрузки подключить электрический двигатель, с установкой дополнительных электронных устройств, обеспечивающих нормальный режим работы в различных режимах эксплуатации и определенного количества аккумуляторов, отвечающих за запас электрической мощности, то подобная схема, может служить приводом для механической передачи, в том числе и для передвижения автомобиля.

Автомобиль на солнечных батареях как изобретение ХХ века

История создания автомобилей, работающих на солнечных батареях, начала свое начало в середине ХХ века в США, однако в связи с тем, что технологии того времени не позволяли изготовить мощную солнечную батарею не больших размеров, и выпускаемые аккумуляторы не были энергоемкими, то и развитие этой отрасли автомобилестроения было приостановлено. Лишь в 90-е годы, к этой теме вернулись и работы продолжились.

Увеличение КПД солнечных батарей позволило увеличить количество вырабатываемого ими электричества, а энергоемкие аккумуляторы нового поколения, позволили создавать необходимый запас энергии, при перемещении на дальние расстояния.

Применение новых материалов, при изготовлении кузова, новых систем трансмиссии и типов электродвигателей, также отразились на развитии данного типа автомобилей. Сейчас элементы кузова изготавливаются из прочного и легкого пластика, в трансмиссии используются детали с наименьшим уровнем сопротивления качению, а в качестве двигателей применяют устройства бесколлекторного типа использующие в своей конструкции полюса из редкоземельных магнитных материалов.

Еще одним из изобретений, которое стало использоваться на солнце автомобилях, стали мотор-колеса. В этом случае электрический двигатель расположен на каждом из ведущих колес автомобиля, что позволяет увеличить общий КПД передаточного механизма.

На увеличение мощности устанавливаемой на автомобиль солнечной батареи, повлияло и то, что подобные устройства теперь можно выпускать гибкими, следовательно, размещать на всех элементах кузова, что увеличивает площадь поглощающую солнечную энергию.

Популярные модели

Производством моделей автомобилей, использующих в качестве источника энергии солнечную батарею, занимаются все ведущие автомобильные бренды. Наиболее известные из них, это:

  • Модель «Ecletic», разработки специалистов компании Venturi (Франция), оснащена силовой установкой, мощностью 22,0 л/с, запасом хода в 50,0 км и может развивать скорость 50,0 км/час.


В качестве резервного источника питания, на автомобиль установлен ветровой генератор, а также предусмотрена возможность подзарядки от электрической сети.

  • Модель «Astrolab», также является разработкой французских инженеров и дизайнеров компании Venturi.


Это серийная модель, мощностью 16,0 кВт и запасом хода – 110,0 км. Максимальная скорость, данной модели – 120,0 км/час. Корпус изготовлен из прочного пластика, масса автомобиля – до 300,0 кг.

  • Голландские инженеры и дизайнеры из Технологического университета (г. Эйндховен), разработали и создали модель «Stella», являющуюся по сути, семейным автомобилем.


Корпус изготовлен из углерода и алюминия, автомобиль оснащен сенсорным экраном и мощной солнечной батарей, вырабатывающей количество электрической энергии, превышающее требуемое, для обеспечения зарядки энергоемких аккумуляторов. Запас хода составляет 600,0 км.

  • Инженеры швейцарской компании Green GT, разработали модель «Solar World GT», мощностью до 400,0 л/сил.


Максимальная скорость данной модели – до 275,0 км/час, а время разгона до 100,0 км/час, составляет 4,0 секунды.

  • В России, специалисты Санкт-Петербургского политехнического университета, успешно занимаются разработкой отечественного солнечного автомобиля.


Кузов выполнен из композитных материалов в форме катамарана, общий вес автомобиля менее 200,0 кг. Ожидается, что скорость автомобиля будет достигать 150,0 км/час.

  • Японский кар «Tokai Challenger 2», победил в гонках в 2011 году, ежегодно проводимых в Австралии.
Читайте также:  Алмаг 01 что это такое, как пользоваться, сколько стоит и противопоказания


На модели установлены солнечные панели разработки компании Panasonic. Корпус выполнен из углеродистого пластика, его вес составляет 140,0 кг. Максимальная скорость – 160,0 км/час.

Средние цены

В связи с тем, что автомобили, работающие на солнечных батареях, являются штучным товаром и не поставлены на поточное производство, то и их стоимость, достаточно высока.

Производители не любят давать информацию о своих разработках, поэтому на выше приведенные модели нет информации о их цене и себестоимости.

Тем не менее, стоимость моделей, уже запущенных в серию, известна, так в соответствии с данными компаний Venturi (Франция), стоимость модели «Astrolab» составляет 92000,00 евро.

Плюсы и минусы

Автомобили, работающие на солнечных батареях, обладают целым рядом преимуществ, перед традиционными двигателями внутреннего сгорания, это:

  1. Отсутствие вредных выбросов обуславливает экологическую безопасность подобного транспорта.
  2. Неограниченный запас источника энергии, которым является солнце.
  3. Нет необходимости в строительстве заправочных станций и станций подзарядки, как в случае с электромобилями.
  4. Продолжительные сроки эксплуатации.
  5. Бесплатность энергии, обеспечивающей работу автомобиля.

Недостатки, как не странно, созвучны достоинствам данного типа автомашин, и это не позволяет данным аппаратам более широко войти в повседневную жизнь, это:

  1. Применение новых технологий и изготовление в штучном производстве, увеличивает стоимость подобных механизмов.
  2. Запас хода и скорость движения ниже, чем у автомобилей с двигателями внутреннего сгорания.
  3. Отсутствие ремонтных сетей и служб автосервиса, работающего в данном сегменте автотранспорта, усложняют процесс его эксплуатации.

Как сделать своими руками

Умея работать с ручным инструментом, имея знания в электротехнике и механике, а также имея желание и свободное время, можно изготовить своими руками, достаточно сложное механическое транспортное средство, каким является солнечный автомобиль.

Начать необходимо с того, что нужно понять, как устроен подобный автомобиль, и как осуществляется его работа. Работа подобных устройств, отражена на ниже приведенной схеме.

Энергия солнца поглощается и преобразуется в электрическую энергию в солнечном коллекторе (батарее), который устанавливается на корпусе транспортного средства (автомобиля), и накапливается в аккумуляторе.

Посредством установки электронного блока управления, осуществляется контроль за расходом накопленной электрической энергии и зарядом аккумулятора, а также током потребления электрического двигателя, преобразующим электрическую энергию в его вращательное движение, которое в свою очередь, посредством механической передачи, передается на колеса транспортного средства.

Как видно из приведенной схемы, основные электрические элементы и механическую часть конструируемого автомобиля, лучше всего использовать заводского производства. Корпус же, может быть различным, главное условие для него, это прочность конструкции и малый вес.

Габаритные размеры корпуса создаваемого автомобиля зависят от размера механических узлов, а также размера солнечной батареи, которую планируется разместить снаружи.

Мощность солнечной панели должна соответствовать техническим характеристикам электронного блока и аккумуляторов, устанавливаемых на модели, а они, в свою очередь, должны быть увязаны с характеристиками электрического двигателя.

Гонки на солнцемобилях

Появление различных моделей солнечных автомобилей, выпускаемых крупными автопроизводителями и производимые индивидуальными изобретателями, привело к тому, что появился новый вид спорта – брейнспорт или гонки на солнцемобилях.

Данные соревнования проводятся в разных странах, но наиболее известные проходят в Австралии между городами Дарвин и Аделаида. Протяженность участка 3000,0 км.

Участие в подобных соревнованиях позволяет автомобильным компаниям тестировать свои новые технические разработки в экстремальных условиях, что в свою очередь служит развитием солнечного автомобиле строения.

Есть ли будущее у таких автомобилей?

В настоящее время, транспортные средства, использующие в качестве энергии солнечные лучи, не получили широкого распространения в нашей жизни. Это обусловлено высокой стоимостью их производства, низким КПД солнечных панелей, а также необходимостью установки энергоемких аккумуляторов, являющихся накопителями электрической энергии.

Тем не менее, появление новых технологий в производстве материалов, производство гибких солнечных панелей и аккумуляторов, обладающих значительной емкостью, при этом имеющих небольшие геометрические размеры, позволило создавать новые модели подобных транспортных средств.

Одним из важных факторов, свидетельствующих о том, что будущее у солнечных автомобилей есть, и оно приведет к увеличению таких моделей, является то, что энергия солнца, это возобновляемый и неисчерпаемый источник энергии, при использовании которого нет вредных выбросов в атмосферу, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду.

Вероятно, Вам также понравятся следующие материалы:

Спасибо, что дочитали до конца!

Если статья Вам понравилась!

Следите за нами в твиттере: https://twitter.com/Alter2201

Делитесь с друзьями, оставляйте ваши комментарии

Добавляйтесь в нашу группу в ВК:

и предлагайте темы для обсуждений, вместе будет интереснее.

Автомобили на солнечных батареях

Обновлено: 4 августа 2020

Как это работает?

Солнечный автомобиль использует для передвижения не привычный двигатель внутреннего сгорания, а электродвигатель, питающийся от аккумуляторов.

Первые автомобили на солнечных батареях были сконструированы в США, в середине прошлого века. Сама идея была чрезвычайно заманчивой, особенно, если учесть обилие солнечных дней в большинстве американских штатов. Проблемой стало отсутствие достаточно мощных АКБ, что на тот момент не позволило развивать создание солнцемобиля. Новые попытки изготовления авто на солнечных батареях датируются девяностыми годами прошлого века, когда появились более эффективные аккумуляторы. Необходимо понимать, какова была цель разработки солнечных автомобилей.

Основная причина — топливный кризис, начавшийся в связи с увеличением количества автомобилей. Рост цен на горючее, загрязнение окружающей среды и прочие отрицательные моменты вынудили инженеров искать альтернативные виды конструкции машин. Солнечные автомобили являются обычным средством передвижения, хотя широкого распространения они пока не получили.

Для того, чтобы понять, что такое солнечный автомобиль, надо рассмотреть его конструкцию. Прежде всего, рассмотрим, какой источник энергии используется в солнечных автомобилях. Это солнечный свет, падающий на крышу автомобиля, на которой размещены фотоэлектрические элементы — солнечные батареи. Они преобразуют свет в электрический ток, который накапливается в аккумуляторных батареях и расходуется на питание бесколлекторного электродвигателя. Управляет работой системы контроллер, который следит за режимом зарядки аккумуляторов, переключает их при необходимости и выполняет другие функции.

Читайте также:  Договор купли-продажи прицепа к легковому автомобилю правила заполнения, образец бланка

Популярные действующие модели

Машина на солнечной батарее — привлекательная во всех отношениях идея, поэтому разработкой таких конструкций занимаются практически все известные производители. Среди наиболее известных моделей можно назвать:

Модель Ecletic

Это разработка французской компании Venturi, способная развивать скорость до 50 км/ч и обладающая запасом хода в 50 км. Мощность силовой установки — 22 л. с.

Astrolab

Это тоже детище инженеров компании Venturi, запас хода которой достигает 110 км, а скорость — до 120 км/ч при мощности двигателя 16 кВт.

Stella

Это разработка специалистов из Голландии. Инженеры Технологического университета в Эйндховене создали свою версию семейного электромобиля с запасом хода до 600 км. Машина обладает аккумуляторами повышенной емкости.

Solar World GT

Изделие швейцарской компании Green GT. Мощность силовой установки — 400 л. с., максимальная скорость — до 275 км/ч. До 100 км/ч машина разгоняется всего за 4 секунды.

Есть и российские разработки автомобилей на солнечных батареях, которые ведутся в Санкт-Петербурге. Направление перспективное и активно развивается во всех развитых странах мира.

Гонки на солнцемобилях

С появлением солнцемобилей возник и новый вид спорта — брейнспорт. Это — гонки на машинах, перемещающихся на солнечной энергии.

Уже проводились соревнования в разных странах. Широко известны гонки, которые проводятся между австралийскими городами Дарвин и Аделаида. Общая протяженность трассы составляет 3000 км. Замысел организаторов подобных мероприятий — пропагандирование и способствование развитию исследований и производства солнечных автомобилей в разных странах.

Происходит тестирование техники в условиях реальной нагрузки, позволяющее производителям находить и устранять недоработки в конструкции. Относиться к подобным соревнованиям как к серьезным спортивным мероприятиям пока рано, но процесс идет и развивается.

Средние цены

Информация о стоимости подобных автомобилей крайне неохотно выдается производителями, поскольку массового производства пока не ведется. Заранее заявлять о ценах не принято, работы по созданию промышленных образцов еще не начаты.

Единственная определенная информация, которую можно получить на эту тему — это стоимость французской модели Astrolab от компании Venturi, которая в настоящее время обойдется покупателю в 92 000 евро.

Плюсы и минусы

К достоинствам автомобилей на солнечных батареях следует отнести:

  • экологическая безопасность, отсутствие вредных выбросов
  • источник энергии бесконечен и неиссякаем
  • в отличие от электромобилей, которым требуется подзарядка на специальной станции
  • длительные сроки службы автомобилей
  • отсутствие платы за пользование солнечной энергией

Недостатками этого вида транспорта можно считать:

  • высокие цены, вызванные штучным производством автомобилей
  • солнечные батареи для автомобиля на крышу не изготавливаются специально, что требует подгонки параметров ходовой части под возможности фотоэлементов
  • отсутствуют ремонтные станции и сети обслуживания подобной техники
  • скорость и запас хода значительно уступают существующим моделям на двигателях внутреннего сгорания

Производители стремятся усилить положительные стороны солнцемобилей, параллельно работая над устранением недостатков.

Перспективы развития

Часто возникает вполне резонный вопрос — кто водит солнечные автомобили и когда, на дорогах их не видно. Необходимо понимать, что на данном этапе разработок подобные модели являются штучными изделиями и в промышленное производство пока не идут. Для инженеров важно определить уровень возможностей подобной техники и создать конкурентоспособные образцы по доступным ценам.

Электромобиль на солнечных батареях — экспериментальная, во многом «сырая» конструкция, которая находится в стадии активной разработки. Пока еще ни солнечная панель для автомобиля, ни электродвигатели не могут соперничать с двигателями внутреннего сгорания в отношении мощности и скорости.

Существуют разные варианты конструкции, от общего двигателя до мотор-колес, обеспечивающих самостоятельный привод для каждого колеса. Высокие перспективы не позволяют конструкторам отказываться от работы, а полученные результаты демонстрируют успех и стимулируют дальнейшие исследования.

Солнечная панель на крышу автомобиля

Солнечные панели используются не только для соответствующих автомобилей, перемещающихся на солнечной энергии. Они используются и обычными автолюбителями для подзарядки аккумуляторов, питания ноутбуков, мобильных устройств или походной бытовой техники. Широко распространены солнечные батареи для автодома, обеспечивающие энергией все устройства во время стоянки и получающие заряд в светлое время суток. Они могут работать и во время движения, что расширяет возможности и позволяет эффективнее использовать световой день.

Существуют специальные разработки, предназначенные для монтажа на крышу автомобиля. Это гибкие фотоэлектрические панели, повторяющие форму крыши машины и не ухудшающие аэродинамику автомобиля. Исчезает риск срыва панелей от сильного встречного потока или порыва бокового ветра. Существуют и другие разработки, обладающие различными характеристиками и эксплуатационными особенностями.

Ссылка на основную публикацию
Советская реклама рекламный фильм «Новый легковой автомобиль ГАЗ-24» (1970 год) Александр Сальников
На заправке в поселке Белый Ключ произошел хлопок газа пострадали двое По данным ТАСС, хлопок газа произошел 1 июля на...
Смартфоны с лучшими GPS-модулями Tablets24
Лучшие смартфоны с GPS ТОП 10, обзор моделей, рейтинг Телефонов с модулями GPS много – ими оснащены бюджетники и флагманы,...
Смена стандартного кода аварийного отключения тревоги Starline A93
Как отключить сигнализацию Старлайн А91 без брелка с помощью кнопки Валет Охранная система на машине – полезная вещь. Современные сигнализации...
Советы по зимней эксплуатации и хранению Аккумулятора Аккумуляторный дом
Какая должна быть плотность электролита в аккумуляторе автомобиля Аккумуляторная батарея для автомобиля выступает жизненно важным элементом, обеспечивающим электромеханическое функционирование транспортного...
Adblock detector