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大學生打造,一款完全由太陽能驅動的電動汽車!17.5m2太陽能板、兩千瓦功率,滿電續航600公里…

Felix分析 ? 來源:電子發燒友網 ? 作者:Felix ? 2021-10-26 08:05 ? 次閱讀
現階段,我們講“零碳排放”實際上并不是真正的沒有二氧化碳排出,而是這些排放出來的二氧化碳能夠通過植樹等自然方式補充等量的氧氣相抵,進而達到平衡。那么,是否有方式讓一些主要的碳排放源頭,比如汽車實現真正的碳排放為零呢?

近日,一輛由22名荷蘭埃因霍溫理工大學學生打造的電動汽車在網絡上走紅。介紹資料顯示,該車被命名為“Stella Vita”,是一輛包括雙人床、沙發、廚房區等在內的雙人露營車,更是配備了帶淋浴、水槽和衛生間的浴室。
圖源:Solar Team Eindhoven

Stella Vita電動車完全由太陽能進行供電,無需任何其它燃料,目前已在歐洲行駛了約2000公里,他們的目標是達到3000公里。如上圖所示,Stella Vit電動車上方有三塊太陽能電池板,面積共17.5平方米,其中兩塊是折疊起來的,可以在停車的時候展開,在路上行駛時則是一塊8.8平方米的太陽能板充電。當兩側的電池板回收之后,Stella Vit電動車更像傳統汽車,如下圖所示。
圖源:Solar Team Eindhoven

Stella系列太陽能車

看到Stella Vit,很多從業者肯定第一時間就猜到了是哪個團隊了。這輛網紅車并不是該團隊的第一個作品,早在2013年該團隊便對外公布了Stella第一代太陽能電動車,并在澳大利亞舉行的World Solar Challenge之Cruiser Class中取得第一名。

目前,在Solar Team Eindhoven的官網上,已經有數款Stella系列電動車,分別是Stella、Stella Lux、Stella Vie、Stella Era和Stella Vita。根據Solar Team Eindhoven的介紹,Stella是世界上第一輛太陽能驅動的家用汽車;Stella Lux是一款帶有能量收集功能的家用車,一年內產生的能量多于消耗的能量;Stella Vie是有史以來第一輛可容納5人的太陽能家用汽車;Stella Era是一款舒適的自動駕駛家用汽車;Stella Vita是自給自足的“車輪上的房子”。

Eindhoven 2021 太陽能團隊的成員Tijn Ter Horst表示:“主要目標是真正激勵人們、市場和社會加速向更可持續的未來過渡,我們正在努力做的是向人們和公司展示什么已經是可能的?!?br />
Stella Vita項目于2020年9 月開始啟動,于2021年3月份完成設計和制造,在今年9月份Stella Vita取得了在公共道路上使用的許可,并在9月底開始了歐洲之旅。Stella Vita規劃的行程是從埃因霍溫出發達到西班牙最南端的塔里法,全程3000公里,完全由太陽能提供動力,以證明該項目的可行性。

在車身性能方面,Stella Vita配備了60千瓦時容量的鋰離子電池,車輛充滿電后的續航里程可達600公里,如果行駛全程都是陽光明媚,最高續航里程可以達到730公里。

Stella Vita突破了傳統汽車的設計邊界,不僅是配備了生活設施,而且為了方便人們的活動,在車輛停止時,可以將車頂升高,方便人們在車里的行走。

另外,Stella Vita對于能量利用有著數字化和透明化的管控,該團隊成員介紹說,舉個例子,如果你想制作煎餅,它會告訴你制作煎餅需要多少能量。

由Stella Vita想到的

Stella系列太陽能電動車并非僅僅只是為了設計出來賺取噱頭,其商業化落地也在推進。2016年,5名太陽能團隊埃因霍溫校友創立了 Lightyear,這是一家商業生產家用太陽能汽車的公司。Tijn Ter Horst講到:“我認為整個移動行業可以采用和使用很多東西。當我們回到家時,我們將努力繼續我們的使命?!?br />
埃因霍溫太陽能團隊的團隊經理 Kjell Revenberg則表示:“他們是未來,是下一代,可以鼓勵和加速向更可持續的未來過渡,為了加速這一轉變,我們將在我們的旅程中激勵盡可能多的歐洲人實現可持續的未來?!?br />
對于一個準備商業化的項目而言,我們要考究的便不局限于創新這一點,項目的實用性和可復制性也非常重要。

Stella Vita已經突破了其教育背景,在設計的過程中,Stella Vita創作團隊從雷諾和Mobilize的概念車上獲取了經驗——概念車與稍后將出售的真實車輛之間的差異要盡可能小。并從Mobilize兩款概念車上面得知了一些可持續移動汽車方面的設計挑戰。

講到了挑戰,我們便能夠將視角聚焦在車頂了。實際上,Stella Vita的車內生活區、智能座艙和電動化都不是創新點,這些都是已經在使用的汽車功能。而Stella Vita最大的創新點在于其概念——太陽能移動房屋。

傳統電動車的系統中,車子是終端,還要有充電樁、電網等配套環節,充電樁的密集程度和充電效率決定了電動車主的里程焦慮程度。如果采用單純的太陽能供電,刨除天氣因素不考慮,在陽光明媚的日子里,是否就可行呢?

根據介紹,Stella Vita上搭載的17.5平方米的太陽能電池板大約有兩千瓦的功率,每天可產生十多度的電,需要2到3天的時間才能用太陽能電池板為電池充滿電。因此,Stella Vita雖然宣傳是純太陽能續航汽車,但是也配備了傳統車需要的充電口,用于汽車充電,不過在這一次測試中該功能不會使用。

因此,第一個問題出現了,那就是太陽能電板的能量轉化效率問題。目前,僅使用硅的單結太陽能電池理論最高效率為 33%。在產業中,單晶硅太陽能電池的光電轉換效率為15%左右,最高的達到24%。根據媒體的報道,經世界公認權威測試機構德國哈梅林太陽能研究所(ISFH)測試,隆基股份的商業尺寸HJT(M6硅基異質結)太陽能電池的轉換效率達25.82%,打破了世界紀錄。多晶硅太陽能電池的光電轉換效率更差,約12%左右。

對于太陽能電池的轉換效率提升,業界的重點在于材料研發,比如去年美國國家可再生能源實驗室便利用III-V 型六結結構將太陽能電池在聚集的光線下轉換效率達到了創紀錄的 47.1%,相關研究結果發表在《自然能源》雜志上。不過,我們都知道理論研究和產業化還有很遠的路要走,目前百分之十幾的轉換效率是常態,高端產品可以達到百分之二十以上,但25.82%已經是世界紀錄。

第二個重要的點在于成本和壽命。我們先看成本,統計數據顯示,從2009年到2020年,太陽能電池板的成本已經降低了數倍,以240W太陽能電池板為例,2009年價格上看到3000元,2020年已經在500元左右。談到壽命問題需要分兩個層面看,一個是產品應對極端天氣的能力,比如冰雹,其次是常規的使用時間。筆者從國內一款240W太陽能電池板性能介紹中看到,該產品能夠承受實心鋼珠從一米高處掉落的沖擊力。如果不計較這種天災因素,目前市面上95%以上的太陽能電池板是鋼化玻璃層壓封裝的,壽命為25 年,超過了汽車使用壽命。

產業界現狀

除了上面提到的來自Mobilize的兩款概念車,目前整體汽車產業在太陽能汽車的進展如何呢?我們通過幾家車廠的新聞看一下。

2017年,德國Sono公司發布了一款名為“Sion”的太陽能汽車,該車售價為1.6萬歐元起,除了購車費用外用戶后期還要為電池組額外支付月租費,這款車配備一套35kWh的電池組,續航里程可達250km,太陽能系統每天可以補充30 km的續航。雖然Sion還沒有量產,計劃在2023年上半年開始交付這款純電動汽車,但Sono稱他們獲得了超過1.4萬份繳納了預訂款項的訂單。目前,Sono正在尋求上市,估值約為10億美元。

比埃因霍溫太陽能團隊和Sono走得更靠前的是Aptera,該公司于去年年底推出了一款無需充電的新能源三輪轎車。該車搭載了3 平方米以上的太陽能區域和 180 個太陽能電池,無需用充電樁充電。根據Aptera公司相關負責人向媒體透露該款車型在開售后不到24小時便售罄。

看完了國際廠商,看一下國內的情況。漢能在2016年發布了Solar系列4款全太陽能動力的電動汽車,在當時漢能就表示這幾款車都已經具備了商業化基礎。不過,目前幾年的時間過去了,該公司還沒有相關車型量產交付。
漢能Solar O(圖源:漢能官網)

當然,也有更為保守的探索,比如十幾年前寶馬和奧迪就研究過的太陽能天窗,但受限于尺寸、美觀度和產品壽命,方案沒有得到量產?,F在長城汽車旗下的極電光能又重啟了這項研究,采用鈣鈦礦太陽能電池,能量轉換率高達33%,后續有望在量產車上搭載。

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NL17SZ32 單路2輸入或門
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