Nhiều người đặt câu hỏi này: Tại sao chúng ta không thể đặt các tấm pin mặt trời trên ô tô điện? Chúng tôi có thể, nhưng kết quả không hiệu quả lắm, như chúng tôi đã thảo luận khi nói về lý do tại sao ô tô điện không thể tự cung cấp năng lượng. Về cơ bản, vấn đề là khí động học, trọng lượng, chi phí và sự nhỏ bé của lợi ích. Một câu hỏi liên quan khác là cần bao nhiêu tấm pin mặt trời để cung cấp năng lượng cho một chiếc ô tô điện? Chúng ta có thể xây dựng một đoạn giới thiệu để vận chuyển những tấm đó xung quanh không?
Mong muốn thật đáng ngưỡng mộ – có nguồn điện sạch trực tiếp cung cấp năng lượng cho phương tiện sạch và có hệ thống năng lượng hoàn toàn khép kín cho ô tô điện.
Trước khi chúng ta tìm hiểu lý do tại sao nó không hoàn toàn khả thi, tôi muốn thảo luận về (www.solartaxi.com) Taxi năng lượng mặt trời. Chiếc xe này đã được Louis Palmer lái vòng quanh thế giới cách đây vài năm. Đó là một chiếc “ô tô” điện ba bánh và đang kéo theo một xe kéo chứa các tấm pin mặt trời do nhà tài trợ SolarTaxi, Q-Cells, chế tạo.
Mảng năng lượng mặt trời trên xe đủ để tạo ra năng lượng để lái xe 100 km, tương đương khoảng 60 dặm. Điều đó không xa lắm, đặc biệt khi mục tiêu là đi du lịch vòng quanh thế giới. Có nhiều ngày, Louis Palmer muốn lái xe hơn 100 km và do đó sẽ sạc xe từ ổ cắm điện hoặc có thể chạy máy phát điện. Đã có thêm các tấm pin mặt trời được lắp đặt tại trụ sở chính của Q-Cells ở Thụy Sĩ để bù lại lượng điện được sử dụng để sạc lại ô tô tại các ổ cắm điện. Lắp đặt điện mặt trời cho hộ gia đình
Do đó, Solar Taxi không được cung cấp năng lượng trực tiếp 100% từ các tấm pin mặt trời mà nó mang theo. Công suất bổ sung cần thiết đã được bù đắp tại một cơ sở cố định ở nơi khác.
Điều này cho thấy việc mang đủ các tấm pin mặt trời để cung cấp năng lượng trực tiếp cho ô tô điện là không khả thi. Ngay cả đối với một chiếc ô tô điện nhẹ được chế tạo có mục đích, cũng không thể mang đủ các tấm pin mặt trời để làm như vậy.
Hầu hết những chiếc ô tô chạy trong các cuộc đua Ô tô năng lượng mặt trời, như Thử thách năng lượng mặt trời thế giới trên khắp nước Úc, hoàn toàn không thực tế đối với bất kỳ thứ gì ngoại trừ cuộc đua ô tô năng lượng mặt trời. Chúng được chế tạo đặc biệt dành riêng cho cuộc đua ô tô năng lượng mặt trời và không thể thực hiện nhiệm vụ nào khác.
Stella thì khác. Nó được xây dựng bởi (www.solarteameindhoven.nl) một nhóm sinh viên tại Technische Universiteit Eindhoven cho cuộc đua World Solar Challenge ở Úc. Thay vì làm cho nó trở thành một chiếc xe có mục đích đặc biệt hữu ích cho bất kỳ nhiệm vụ nào khác, thiết kế này được cho là có chức năng như một chiếc xe gia đình bốn người. Và vâng, nó có thể chở bốn người và một số hàng hóa. Stella đã rất xuất sắc trong cuộc đua năm 2013 nên họ đã giành chiến thắng ở hạng mục của mình.
Phiên bản 2015 của Stella có thể tạo ra đủ năng lượng cho 300 km lái xe bằng năng lượng mặt trời. Chúng ta đang nói về một mức hiệu suất khác với Solar Taxi.
Cần bao nhiêu tấm pin mặt trời để cung cấp năng lượng cho một chiếc ô tô điện?
Giới hạn chính đối với năng lượng mà một người có thể tạo ra trên xe là một quy tắc ngón tay cái – về mặt lý thuyết, mỗi mét vuông có thể tạo ra tối đa 1 kiloWatt điện. Trong thực tế, có một số yếu tố giới hạn mức độ được tạo ra bởi một tấm pin mặt trời nhất định, ở một vị trí nhất định, trong điều kiện thời tiết nhất định, v.v.
Đây có phải là bảng điều khiển có hiệu suất giảm khi trời nóng và thời tiết nóng không?
Bảng điều khiển có được định hướng tối ưu với mặt trời không?
Là bảng điều khiển bóng mờ trong bất kỳ cách nào?
Có phải điều kiện thời tiết làm giảm lượng ánh sáng mặt trời có sẵn?
Rõ ràng là một chiếc ô tô chạy trên đường không thể sắp xếp các tấm pin theo hướng tối ưu về phía mặt trời, không thể ngăn bóng râm, v.v. Một chiếc ô tô chạy bằng năng lượng mặt trời trên đường cao tốc gặp bất lợi rất lớn trong việc tạo ra điện.
Do đó, trong số 1 kiloWatt trên mỗi mét vuông tối đa theo lý thuyết, các tấm pin mặt trời trên ô tô năng lượng mặt trời sẽ tạo ra một phần nhỏ năng lượng đó.
Ngay cả khi chúng ta coi con số 1 kW trên mét vuông là thực tế, vẫn có một giới hạn đáng kể. Thông thường, một chiếc ô tô điện chạy trên đường cao tốc sẽ tiêu thụ 50 kiloWatt, 100 kiloWatt hoặc hơn. Các chế độ điên rồ hoặc lố bịch của Tesla Model S cao cấp nhất – 3 giây 0-60 dặm/giờ, v.v. – sẽ cần nhiều năng lượng hơn thế.
Ở mức 1 kW/mét vuông, 50 kiloWatts cần 50 mét vuông bề mặt tấm pin mặt trời, theo hướng tối ưu về phía mặt trời, v.v. Điều đó không thực tế. Nhưng tôi vừa đánh lừa bạn một chút.
Một chiếc ô tô điện năng lượng mặt trời sẽ mang theo một bộ pin và chính bộ pin này sẽ cung cấp hơn 50 kiloWatt cần thiết cho tốc độ trên đường cao tốc. Mảng năng lượng mặt trời không phải tự cung cấp nhiều năng lượng như vậy.
Thay vào đó, bộ pin sẽ có dung lượng, chẳng hạn như 100 dặm lái xe và đủ các tấm pin mặt trời để sạc lại bộ pin trong một khoảng thời gian hợp lý. Nếu đó là một gói pin 30 kiloWatt giờ, hãy ước tính xem cần có một mảng năng lượng mặt trời lớn như thế nào để sạc lại nhanh một cách hợp lý.
Mảng 30 kiloWatt – sạc lại một giờ
Mảng 20 kiloWatt – sạc lại 1,5 giờ
Mảng 15 kiloWatt – sạc lại trong 2 giờ
Mảng 10 kiloWatt – sạc lại trong 3 giờ
Mảng 5 kiloWatt – sạc lại 6 giờ
Mảng 1 kiloWatt – sạc lại 30 giờ
Một chút tìm kiếm trực tuyến đã tìm ra một bộ công cụ cho mảng 7,5 kiloWatt yêu cầu 30 bảng, mỗi bảng được định mức 255 Watt và nặng khoảng 40 lbs mỗi bảng. Mảng 1200 pound có nghĩa là thời gian sạc lại trong 4 giờ, điều này không tệ, nhưng mảng này hoàn toàn không thực tế để vận chuyển toàn thời gian.
Nếu bạn nhận được 5-6 giờ mỗi ngày dưới ánh sáng mặt trời có thể sử dụng được, thì mảng nhỏ hơn dễ mang lên máy bay hơn sẽ cần nhiều ngày để sạc lại cho ô tô.
Việc giữ mảng bảng năng lượng mặt trời ở một vị trí cố định sẽ thực tế hơn nhiều. Trên một trang khác, chúng tôi đã thảo luận về cách hầu hết các ngôi nhà có đủ không gian trên mái nhà để chứa một mảng năng lượng mặt trời đủ lớn để cung cấp năng lượng không chỉ cho ngôi nhà mà còn cho 1 hoặc 2 ô tô điện. Như Louis Palmer (Taxi năng lượng mặt trời) đã làm với phương tiện của anh ấy, mảng năng lượng mặt trời ở nhà của bạn có thể bù đắp toàn bộ lượng điện mà ô tô của bạn tiêu thụ ngay cả khi bạn sạc ở trạm sạc công cộng ở đâu đó. Những trạm sạc công cộng đó có thể có tán năng lượng mặt trời để bù đắp lượng điện năng tiêu thụ.