На солнечных батареях

Экологическая чистота и дешевизна эксплуатации электромобиля, как бы ни уверяли изобретатели всевозможных аккумуляторов, все же далеко не очевидны: если аккумуляторы получают энергию от тепловых или атомных электростанций — признаем, что машина, передвигающаяся с помощью этих накопителей электроэнергии, все-таки работает на угле, нефти или энергии атома. Другое дело — солнцемобиль, разновидность электромобиля, использующего электроэнергию, полученную от перевозимых этой же машиной или стационарных фотопреобразователей. Солнце — неисчерпаемый источник экологически чистой и бесплатной энергии. Это поняли давно, но достижения науки только примерно четверть века назад позволили приступить к разработке эффективных солнечных преобразователей энергии и соответствующих им автомобильных двигателей. А сейчас национальные программы развития гелиоэнергетики и гелиотехники действуют в 70 с лишним странах.

Специалисты уверены, что солнечный транспорт станет всерьез конкурировать с автомобильным, в привычном нам смысле слова, когда полезная отдача от доступных по цене солнечных элементов (фотоэлектрических преобразователей) составит 40-50%. Пока же их КПД всего 10-12%. Чтобы солнцемобили с мощностью солнечных батарей в 1,5-2 кВт «догнали» автомобили с двигателями в 100 раз мощнее, необходимо использовать легкие и прочные конструкционные материалы, новые системы электропривода, не отбирающие много энергии при передаче крутящего момента, достижения аэродинамики, гелио- и электротехники, электроники и других наук.

Конструкции транспортных средств будущего отрабатываются на ралли солнцемобилей. В 1982 г. австралиец Ханс Толструп на солнцемобиле пересек пятый континент с запада на восток со средней скоростью 20 км/ч. А уже в 1996 г. победитель традиционных австралийских гонок на солнцемобилях, управляя машиной «Dream» («Мечта»), для создания которой японская компания Honda не пожалела 2 млн. долларов, преодолел 3000 км между Дарвином и Аделаидой со средней скоростью почти 90 км/ч, на отдельных участках достигая 135 км/ч. Прогресс налицо. Но затраты на него еще очень велики.

Специально для солнцемобилей сконструированы легкие бесколлекторные двигатели постоянного тока с магнитами из редкоземельных металлов и КПД до 98%, а также эффективные микропроцессорные системы управления. В 1993 г. на трех солнцемобилях, участвовавших в трансавстралийских гонках, низкооборотные двигатели впервые встроили непосредственно в ступицы ведущих колес, исключая таким образом потери энергии при трансмиссии. Идея мотор-колеса, сама по себе не новая, в солнцемобилях позволила отказаться от механизмов трансмиссии и довести КПД привода до 96-97%.

Для электромобиля сконструированы шины с самым низким коэффициентом сопротивления качению — всего 0,007. Фирма Michelin выпускает подобные энергосберегающие шины и для серийных автомобилей. «Солнечные разработки» оказались полезными и для привычных всем автомобилей: солнечные батареи небольшой мощности кондиционируют воздух в салонах и подзаряжают пусковые аккумуляторы на стоянках, питают радио- и телеаппаратуру.

Конструкторы многих стран пытаются предугадать контуры солнцемобиля будущего и самые рациональные способы размещения солнечных батарей. Японская компания Sanyo выпустила экспериментальную партию открытых одноместных экипажей с солнечной панелью площадью 0,6 м2, за 6 часов заряжающей никель-кадмиевую аккумуляторную батарею. Запас хода трехколесного транспортного средства весом 50 кг составляет 36 км, максимальная скорость — 24 км/ч. Другая японская компания — Hokuriku Electric Power — предлагает солнцемобиль «Феникс» с солнечной панелью мощностью 750 Вт и скоростью 40 км/ч.

Солнцемобили вполне могли бы разрабатываться и в России — на оборонных предприятиях, в рамках конверсии. Например, на российско-американском предприятии «Совлакс» в Москве, где получают фотопреобразователи в виде тончайших пленок из аморфного кремния. Низкий расход полупроводниковых материалов и автоматизированное производство существенно их удешевляют. Производительность конвейерной линии по выпуску солнечных элементов методом непрерывного осаждения аморфного кремния на тончайшую подложку из нержавеющей стали составляет 2 МВт/год. С конвейера сходят гибкие и легкие модули, выгодно отличающиеся от хрупких и тяжелых конструкций из кристаллического кремния на стекле. Однако пока солнцемобиль — уникальный образец, сделанный энтузиастами.