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为什么汽车制造商不在汽车顶上安装一块太阳能电池板?

作者:admin 日期:2023-12-03 21:58 浏览:标签: 为什么 安装 汽车 一块 顶上 不在 制造商

  大概数据,每平方太阳能板的功率大概在150w不到。这还是理想状态,平时可能每平方100w不到。发动机功率动不动就100kw往上。你算算汽车顶棚得装多大的电池板?而且不光要电池板,不能汽车过个隧道就趴窝吧?还要再装电池。驱动还要电机。下来的造价不光是贵,而且极难用。最后就是用户还是每天充电。太阳能电池板能给车上中控供个电就不错了。

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  我们拿太阳能能量转换率做得很好的汉能集团来说,他们使用了汉能的砷化镓薄膜发电技术,能量理想转化率达31.6%。

  且不说这种薄膜因为有剧毒,报废处理很麻烦,单就这转换率都带有欺骗性,其实这个数据是理论值,需要通过1000倍阳光聚光直射才达到的转化效率,实际使用中能达到20%就不错了。

  我们就按20%能量转换率,每辆车两平米的太阳能板覆盖面积来计算,天气良好时(太阳照射的能量为1KW/m2),获得的太阳能为0.512KWh,按年平均光照时间5h算,也就是每天能获得约2.56度电。目前电动车的百公里耗电量为15度左右,因此每天平均可以多跑约17公里。

  不过这些都是理想情况,首先两平方米的太阳能电池板意味着车顶的制造工艺将变得很复杂,再综合电池板面积很难这么大、光照角度和时间没有如此理想等问题,能获得的能量就很有限了。

  马斯克曾计划在Model 3的车顶上使用这么一大块太阳能电池板,但后来否定了这一套方案。

  当然也确实有厂家在这么干,像日版普锐斯PHV就是,它将收集到的电量为12V的车载锂离子电池充电,供应给车内电子器件,比如阅读灯、车窗和空调等使用。

  2022年,日产Leaf电动车也设计了一款后扰流板太阳能板选配件,其内置的光伏太阳能面板可为其附件系统提供额外的电能。不过这些对汽车的助益其实不大,更像是一种技术展示,并没有大面积铺展开。

  总而言之,将太阳能板使用在汽车上还有很多困难,如果无法提高能量转换率,按现在的水平,安装太阳能板是一个成本很高,但回报率较低的方案,自然汽车厂家就不愿意这么干了。

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  说明:量产汽车的各类车型中,以太阳能电池板(光伏发电)作为唯一能量源的车辆并不存在。善于使用光伏发电的车型只有两类,其目的分别为节省开支与驻车供电;说到这想来资深汽车爱好者应该想到是哪两种车型了,下面就来聊一聊为什么光伏发电为什么不适合普通家用汽车吧。

  公式中的核心参数并不是光线强度,因为这是「不可调控」的自然因素。那么剩下可控制的则只有电池板的吸光面积了,不过光伏发电的功率并不按照平方米装机,原因为电池板捕获光线转化为电能的效率实在是太低了,会低到怎样的程度呢?以卫星的的太阳能发电板作为参考,大胆的想象一下吧。

  电池板类型与平均转化率:

  由此可见「光电转化」的效率真的是非常之低的,要知道即使是航天领域,卫星使用的太阳能电池板,其光电转化率也只是24.5%左右。

  以现有技术无法做到真正高效的,利用各类光辐射中的热能等更有价值的能量;那么面对效率如此之低的电池板,用面积度量到底发电量如何呢?知识点:普通单晶硅柔性太阳能电池板,每1㎡(平方米)的发电量约为200瓦(W)。这是优质标准的产品,价格按照「1.5k/1㎡」为参考吧。下面来看看第二节。

  新能源电动与插电式混动汽车,这两类车型的整备质量总会很高。原因在于动力电芯(成组后叫做电池组)的密度很高,一般大容量纯电动汽车的电池包质量就能接近一吨,这还是普通代步汽车的标准,PHEV插电式混动汽车也会有数百公斤。由于电池组很重所以整备质量也会比较夸张,推重比则会因重量(质量)的提升而降低,通俗的解释就是电耗会比较高。现阶段最优秀的EV/PHEV量产车,真实电耗也会在15kwh/100km左右。

  知识点:太阳能电池板自身是有重量的,以单晶硅电池组件为参考,「72片标准」的电池片会有「22/24kg」的重量。那么在汽车重量本就很大的前提下,再加上这些笨重的光伏电池板会不会让电耗更高呢?答案应该是没有争议的,至于某些柔性电池板的光电转化率真的是很低,以㎡为单位可以取平均「180W」为标准,那么这种技术还有什么价值呢?

  来算一算吧:假设电动汽车以100km/h的车速巡航,此时的电耗恰巧为「15kwh/100km」。.

  想一想太阳能发电对于新能源汽车的意义吧,有什么车型的车身面积会有超80平方呢?!其实这些都还不是主要因素,重点是各地方的平均日照市场都没有想象中的长,即使在高原地区也很难达到日均「7/8小时」;以普通家用代步汽车的车身尺寸综合日照时长计算,目前无法做到让光伏电池板成为主要能量源,那么作为补充方式可行吗?请看第三节。

  上述三类车区分的是「营运」「非营运」,前者使用的是商业用电成本相当高,后者使用的家用充电桩则非常低——标准为夜间充电:每1kwh电价约为0.31/032元,且不计阶梯电价。家用汽车充满一组50kwh的电池组,成本仅仅十五六元;光伏电池板的成本按照「1.5k/1㎡」计算,车辆安装几平方米作为补充会有价值吗?要知道普通电动汽车用到卖车也不过只是几千元的电费开支而已。

  重点:商用汽车的电费成本会相当高,而此类车型的车顶面积总会很大,安装面积可以达到20㎡左右。基数大则可以每天节省两位数的电费开支,这对于大批车辆全天运营的公交车或大巴车而言还是很有价值的。不过初衷并不是为了减排而实现减排,为了节省运营成本实现了相同的目的也是应该支持的,只是这对于家用汽车而言不具备性价比而已。旅居房车则是以小功率发电满足小功率车载设备的电耗,此类车的光伏板不作为「动力源」所以不讨论。

  纯「太阳能汽车」普及的概率是几乎不存在的,至于澳洲举办的太阳能汽车大赛也只是具有观赏性,因为那些车辆有绝对的轻量化与理想的风阻系数,而且基本只有一个座位。这些赛车没有量产的价值,那么是不是说「光伏发电」就没有价值了呢?答案显然也是否定的,这种技术适合的是大面积作业,在戈壁滩或空旷的区域以“一劳永逸”的方式大规模装机,不过想要提升装机量还要配合电动汽车的普及。

  电动汽车的「动力电池组」有两个价值,其一是作为电动汽车的动力电池组使用10年左右,其二为汽车淘汰电池组后进行分拣测试,将合格的大部分电芯源源不断的送入光伏、风力、水电与核电等各个领域,填充其储能电站的容量。只要成本最高的储能问题得以解决,新能源发电的增长速度会非常快。最终光伏发电与电动汽车的关系应为:电池板在源头发电,汽车只需要进行消耗即可,供参考。

  编辑:天和Auto

  内容:原创首发

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  现在已经出现了在顶部安装太阳能板的汽车,不过由于实用价值不大,所以没有多少厂家效仿。

  现在的太阳能电池板效率一般不会超过20%,成品太阳能板大约每平米170W,按车顶装2平米计共340W。

  可能有人会依此萛一笔帐,按每天日照8小时,大约可发电2.72KWh,既2.72度电。但这是一笔脱离实际的糊涂帐,在实际当中连一半都达不到。

  下面是我搞的一个5KW太阳能电站发电量的手机APP截图

  从曲线图可以看出,5KW的太阳能板在正午时的峰值也才4KW。随着阳光角度的变化,太阳能板的输出还將大幅下降。而在房顶安装太阳能板是可以有倾角的、尽可能正对太阳,但汽车顶上的板子只能平放,这就使得实际输出大打折扣。

  另外由于太阳能电池的电压只有零点几伏,所以任何太阳能板都是由大量电池串并联而成,这就要求太阳能板上不能有阴影,否则被阴影遮住的部分会从电池变成电阻,导致整串甚至整板没有输出。

  由此看来装太阳能板的汽车,最适合的环境只能是赤道附近的沙漠了,那里既无树荫阳光又可直射。而对于在城镇开车的人来说,道路两边会有树荫,停车时能有车位就不错了,很难找到一个没有阴影的位置。在这种环境中本来就功率不大的太阳能板基本等同于虚设,难以发挥起码的作用。现在装太阳能板的汽车主要有两种,一是在普通汽车的顶部加装太阳能板,由于上面讲的原因,其发电量非常有限且不稳定,所以大都和汽车行进动力无关,只能给车内的小功率电器作辅助电源,连车载空调都带不动。特别是到我囯东北的北部,车顶的太阳能效果更差。

  不过车顶太阳能板在特定情况下也是有实用价值的。比如由于某种原因汽车在露天停放半年以上,可能所有汽车的蓄电池都会亏电甚至报废,造成车辆无法启动。但装了电池板就可使长期停驶的汽车不亏电,随时都能顺利启动。

  而另一种是只能用于实验和展示用的纯太阳能动力汽车。由于使用条件苛刻且发电量太少,所以作为日常交通工具基本上还是行不通。以上是我的回答。

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