环境与能源

太阳能飞机,火车和汽车

字号+ 作者:admin 来源:小丑鱼-分享科普知识 2019-12-01 16:39

汽车可以仅靠太阳能行驶吗?车载光伏(PV)电池已经能够为超轻量的实验太阳能汽车提供足够的白天电力,这在跨澳大利亚世界太阳能挑战赛中得到了证明。但是,即使采用更轻,更高效的电池,这也比传统的通用汽车迈出了一大步。太阳能光伏电池充电器广泛用于游艇和其他船舶上作为辅助电源。它们还用

  汽车可以仅靠太阳能行驶吗?车载光伏(PV)电池已经能够为超轻量的实验“太阳能汽车”提供足够的白天电力,这在跨澳大利亚世界太阳能挑战赛中得到了证明。但是,即使采用更轻,更高效的电池,这也比传统的通用汽车迈出了一大步。太阳能光伏电池充电器广泛用于游艇和其他船舶上作为辅助电源。它们还用于为一些冷藏运输集装箱的单元提供动力,以减少送货卡车使用的化石燃料。然而,光伏汽车似乎迈出了一步,而且并非所有人都相信这种想法的热情是完全合理的。

太阳能飞机,火车和汽车

  但是,汽车确实要花费大量的时间在露天停车或驾驶,因此可以使用屋顶PV电池为电动汽车电池充电。现在已经开发了几种太阳能汽车,尽管在大多数情况下,太阳能输入是标准电网充电的“补充”,在晴天时,其日照范围增加了几英里。例如,丰田公司声称其太阳能汽车在整整一天的太阳能充电中,最多可以续航55公里。更好的是,光年的新型太阳能汽车声称能够为太阳能充电的每一小时增加近20公里的额外里程,可能使总里程达到1250公里。

  现代的新型太阳能汽车上的太阳能天窗系统据称每天可为电池充电10–60%。因此,如果每天可以进行6个小时的高水平太阳能充电,则有可能将每年的旅行距离增加1300公里。这很有价值,可以节省市电充电成本,但这也意味着,如果您不需要每天长途行驶,则可能根本不需要使用充电点。例如,在丰田公司开发的版本中,据称如果汽车仅一周驾驶四天,每天最多行驶50公里,则无需在任何地方插入电源。其他一些可能是相同的。

  对于某些短途通勤者来说,这可能很好,但是在其他方面仍然有一定的局限性。通常,主要依靠家庭(或停车场)并网充电可能更有意义。如果您想进行太阳能充电,那么最好在带有光伏覆盖车位的停车场中使用充电器。 在美国以及欧盟的某些地区,将光伏阵列安装在防风雨罩上无疑已经越来越普遍。在零售店,火车站和类似场所的停车场上方竖立了遮阳帘。

  在某些情况下,产生的电力可用于为电动汽车充电。太阳能顶篷已成为一个蓬勃发展的市场,例如,美国的停车场顶篷方案容量已超过1吉瓦。不管是好是坏,世界各地都有很多停车场,而且遮阳棚的想法似乎很可能传播开来,尤其是在遮阳棚已经比较普遍的阳光充足的国家。

  对于光伏运输应用,还有其他一些新颖的静态选项。例如,伦敦帝国理工学院的一项研究支持了将光伏发电与轨道结合使用的想法,该轨道将直接向带电的轨道供电,而不是通过电网。英国运输部的支持工作,在使用新的PV“夹式”系统,用于铁路轨枕。

  在空中

  一个更奇特的运输想法是使用太阳能电池为飞艇供电。可飞球气球为PV电池提供了较大的顶部表面积,其输出可以存储在电池中,并用于驱动电动螺旋桨。鉴于飞艇可以在云层之上飞行,因此增加了可用的阳光量,这种想法已显示出一些兴趣。它们提供了悠闲的旅行选择,还具有很重的起重能力,可将大件物品运送到偏远地区。紧急救灾通道是另一种可能,出现了一些有趣的混合气球/飞机版本。

  太阳能看起来将在交通运输中发挥越来越大的作用

  在更大的规模上,中国开发了一个高空太阳能飞艇项目,该项目可以替代电信卫星。这一想法也推动了太阳能无人机般飞机的发展。空中客车公司开发的无人驾驶太阳能飞机在平流层中平均飞行高度为20,000 m,2018年的首次飞行持续了近26天。

  一些小型轻型太阳能有人驾驶飞机也已经过测试。2016年,单座Solar Impulse 2飞船在不使用燃料的情况下绕地球飞行。此行在17条不同的路段中完成。这是一项令人印象深刻的壮举,此后提出了一些更大的项目,包括一个6人座。有些人将这种发展看作是基本的动力辅助滑翔机,因此也许无法预示着大规模航空太阳能的出现,特别是考虑到太阳能对负载/提升/速度比的影响。但是,现在还处于初期,例如,某些混合气球/飞机变体可能会做得更好。

  收获阳光

  在短期内更可行的是简单的电池供电的轻型飞机,当它们在地面上时会被充电。如果用绿色/太阳能充电,则碳含量将为零。一些有趣的项目正在进行中,并且正在迅速向规模化发展。最近出现了一个9名乘客的爱丽丝原型机,并且有计划制造一些大型电动飞机。尽管当前的重点是短途和混合动力系统。

  从长远来看,氢动力飞机可能是前进的道路。例如,2016年在德国测试的4人座HY4以及总部位于新加坡的HES开发的Element One概念车,该概念车使用燃料电池发电。氢燃料将通过电解生产,利用地面上绿色/太阳能能源提供的动力。

  但是,氢气的能量密度低,并且加压的气/液氢存储系统很重。毫不奇怪,鉴于其较高的能量密度,液体生物燃料通常被认为是寻找最佳选择的飞机更可能的选择。在那种情况下,飞机将由太阳能提供动力,但太阳的能量将由在地面(或可能在海上)生长的生物质来收集。这将减少对大面积土地用于飞机生物燃料的需求,尽管无论在何处进行,其他各种生态问题都在增加生物燃料。

  从更广泛的角度看,虽然其中一些新燃料和/或绿色电力的使用可以减少航空排放,但也许我们需要重新考虑对飞行的热爱。否则,我们可能最终只能将绿色燃料/绿色动力用于该目的-根据最近的一项研究,这确实是一种可能性。对于其他更节能的运输方式,我们可能需要这种绿色能源。这包括列车搭载由风电场或提供的电力列车即使用氢从可再生资源产生的。

  尽管存在空间限制,但将PV太阳能安装在车辆,汽车甚至飞机上可以避免与将绿色能源用于其他类型的运输直接冲突。尽管应用可能会花费一些时间,但太阳能似乎将在交通运输中发挥越来越大的作用。

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