Solarni automobil: stvarnost ili utopija?

Sektor se sve više promoviše prema EKO tržištu, sa zelenijim tehnologijama. Međutim, sadašnji, kao što su hibridi, ili plug-inovi, biogorivo, itd., svi imaju svoje prednosti i nedostatke. Ideja a solarni automobil, koji se puni/pokreće isključivo energijom sa Sunca zvuči kao idealno rješenje, uz tehnologiju vodonika.

Međutim, iako nekoliko automobilskih kompanija i startupa istražuje ovu tržišnu nišu, realnost je da i dalje suočavamo se sa značajnim izazovima u smislu energetske efikasnosti i fizičkih ograničenja. Ovdje ćemo analizirati da li je to izvodljivo ili ne u bliskoj budućnosti, jer ova vrsta vozila predstavlja održivu opkladu na putu ka solarnoj energiji. Njegove prednosti uključuju smanjenje emisije CO2, korištenje neiscrpnog i besplatnog izvora energije, te smanjenje buke i vibracija…

Kako radi solarni automobil?

Un solarni automobil ili vozilo Ne razlikuje se mnogo od 100% električnog automobila, samo što umjesto dobijanja energije iz punjive baterije, oni tu energiju mogu dobiti iz solarnog panela ili se to može koristiti za punjenje baterije. Međutim, motori i drugi elementi su zajednički za druga električna vozila. Iz tog razloga, da biste znali kako solarno vozilo radi, najbolje je razumjeti kako funkcionira fotonaponski panel.

Kao dobro, fotonaponski ili fotoelektrični panel, također poznat kao solarni panel, je uređaj koji pretvara energiju sunčeve svjetlosti u električnu energiju putem fotonaponskog efekta. Ovdje objašnjavam kako to funkcionira na tehnički i detaljan način:

1. Apsorpcija svjetlosti: svjetlost nije ništa drugo do snopovi fotona, čestice nosača, vrsta elektromagnetnog zračenja u vidljivom spektru. Kada ova sunčeva svjetlost udari u fotonaponske ćelije ploče, između slojeva se stvara električno polje. Fotonaponske ćelije se sastoje od dva sloja poluprovodničkog materijala, uglavnom silicijuma, koji su dopirani određenim elementima kako bi se stvorila regija pozitivnog i negativnog naelektrisanja.
2. Proizvodnja električne struje: Fotoni iz sunčeve svjetlosti imaju dovoljno energije da oslobode ili otkinu elektrone iz atoma poluvodičkog materijala. Ovaj proces je poznat kao fotoelektrični efekat. Slobodne elektrone gura električno polje prema negativno nabijenom sloju, dok se rupe koje ostavljaju guraju prema pozitivno nabijenom sloju.
3. Protok električne energije: zahvaljujući ovim kretanjima nosača naboja, kada je vanjski krug spojen na solarnu ploču, elektroni mogu strujati kroz ovaj krug od sloja negativnog naboja do sloja pozitivnog naboja, stvarajući električnu struju za pokretanje motora koji pokreću vozilo, za napajanje drugih pomoćnih elemenata ili jednostavno za punjenje baterije koja će kasnije pokretati motore. Mora se reći da je električna energija koju proizvode solarni paneli jednosmjerna struja (DC). Međutim, neki artikli koriste naizmjeničnu struju (AC). Zbog toga se jednosmjerna struja mora pretvoriti u AC pomoću uređaja koji se zove inverter.

Važno je to napomenuti količina električne energije koju solarni panel može generirati ovisi o nekoliko faktora, uključujući intenzitet sunčeve svjetlosti, efikasnost fotonaponskih ćelija, te orijentaciju i nagib ploče.

Vrste solarnih panela

Postoje razne vrste solarnih panela, svaki sa svojim karakteristikama, prednostima i nedostacima. Na primjer, moramo razlikovati:

• monokristalnog silicijuma: Poznati su po svojoj visokoj efikasnosti i stabilnosti tokom vremena. Sastoje se od monokristalnih silicijumskih ćelija, odnosno, poluvodička kristalna mreža je uređena, i sve sa istom orijentacijom. Zahvaljujući tome, imaju veoma visoke performanse, čak i pri slabom osvetljenju, i stabilniji su. Međutim, oni takođe imaju tendenciju da budu skuplji. Njihova efikasnost je obično oko 22,8%, što znači da svjetlosnu energiju koja stiže, mogu oko tog procenta pretvoriti u električnu. Ostatak se troši kao toplota itd.
• Polikristalni silicijum- Prave se od ingota rastopljenog i polako ohlađenog silicijuma, zbog čega kristali mogu biti u više smjerova, pa otuda i njihov naziv. Oni su generalno jeftiniji od monokristalnih, ali imaju nešto nižu efikasnost, iako su dobri i za uslove slabog osvetljenja. Njegova efikasnost može biti između 14% i 16%.
• Perovskites: To je nešto o čemu se puno priča u posljednje vrijeme, nova tehnologija u oblasti solarne energije. Posljednjih godina pokazuju brz porast efikasnosti, dostižući efikasnost od 25,5%. Iako su još u ranoj fazi razvoja, perovskiti obećavaju revoluciju u industriji solarne energije, a nisu preskupi. Protiv njih su njihova izdržljivost i dugoročna stabilnost, što je još uvijek nejasno.

Postoje i druge obećavajuće tehnologije u ovoj oblasti koje su u razvoju. Neki od njih mogu doprinijeti da solarno vozilo postane izvodljivo. Na primjer, tandem solarne ćelije koje rade kaskadno, fleksibilni solarni paneli, itd. Na primjer, u potonjem slučaju, može se oblikovati tako da pokrije cijelo tijelo vozila i tako ima veću površinu koja proizvodi energiju.

Izazovi za budući solarni automobil

Solarna vozila su obećavajuća opcija za održiviju budućnost. Kako god, postoji nekoliko izazovakoje se moraju prevazići za široku implementaciju i upotrebu:

• Efikasnost solarnog panela: Maksimiziranje efikasnosti solarnih panela koji se koriste u solarnim vozilima je veliki izazov. Količina energije koja se može dobiti od sunca varira u zavisnosti od lokacije i klime, a potreban je minimum efikasnosti kako bi ova vozila mogla da rade u bilo kojoj zemlji i godišnjem dobu.
• Skladištenje: Drugi problem je skladištenje energije, jer im je potrebna baterija za rad kada nema svjetla, kao što je noću, ili kada energija koju daju ploče nije dovoljna da vozilo održi punim kapacitetom. Problem je što efikasno skladištenje energije nije lako, a imaju i značajnu težinu, što znači da je za kretanje vozila potrebno više električne energije. Problematična petlja koju bi trebalo riješiti boljim oblicima skladištenja i baterijama veće gustine.
• Ograničeno područje: Drugi problem je ograničena površina za ugradnju solarnih panela. Iako fleksibilne ploče mogu pokriti cijelo vozilo, one trenutno nisu dovoljne da od njih naprave praktične automobile.

Postojeći projekti

Trenutno postoje neki prototipovi i eksperimentalna solarna vozila, neki univerziteti imaju takmičenja za ovu vrstu automobila koje rade njihovi studenti. Međutim, na komercijalnom nivou imaju još mnogo toga za poboljšanje. Neki značajni primjeri su:

• Sion kompanije Sono Motors: Ovo je jedan od prvih solarnih automobila koji su razvijeni.
• Lightyear jedan: Ovo vozilo predstavljeno je 2019. godine, iako je to samo projekat.
• Mö od Evovelo: demonstracija solarnog kompaktnog automobila.
• Hibridna sonata: Ovaj solarni automobil obećava da može dodati dodatnih 1.300 km godišnje u autonomiji zahvaljujući solarnoj energiji, iako nije 100% solaran.
• Toyota Prius PHV: Uključuje solarne panele za napajanje nekih funkcija automobila, ali još uvijek nije potpuno fotonaponski, jer je plug-in.
• Tesla Cybertruck: Iako nije potpuno solarna, Tesla je pomenuo mogućnost ponude solarnog pokrivača za kamionski krevet kao opciju.