Tấm pin mặt trời cho ô tô: đặc điểm, tính năng hoạt động

2024 Tác giả: Erin Ralphs | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-02-19 19:59

Cuộc đấu tranh liên tục vì sự trong sạch của môi trường và an toàn môi trường đã thúc đẩy sự phát triển và sản xuất hàng loạt các tấm pin mặt trời, được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Ngành công nghiệp ô tô cũng không bị bỏ lại - những chiếc ô tô điện nhỏ chạy bằng năng lượng mặt trời ngày nay khiến không ai ngạc nhiên.

Nguyên tắc làm việc

Ô tô chạy bằng năng lượng mặt trời được trang bị động cơ điện, nguồn điện là hệ thống năng lượng mặt trời chuyển quang năng thành điện năng. Nguyên tắc "thấm p-n" của các phần tử của pin năng lượng mặt trời silicon gây ra sự hình thành năng lượng điện theo một sơ đồ nhất định:

1. Lớp n trên gồm photpho, lớp dưới, lớp p, bo. "Độ dẫn điện P-N" của tế bào quang điện được xác định bởi cái gọi là "đường giao nhau p-n" được hình thành ở ranh giới của hai lớp.
2. Các electron mang điện tích âm được hình thành ở lớp trên của pin dưới tác động của ánh sáng mặt trời, mang điện tích dương - tronglớp dưới cùng. Điện trường và hiệu điện thế được hình thành giữa các lớp do sự hiện diện của một số hạt nhất định với các điện tích khác nhau. Dòng điện chạy qua mạch chỉ có thể xảy ra khi có tải giữa các điện cực nối với pin, trong khi các hạt mang điện tích dương sẽ chuyển động xuống dưới, các hạt mang điện tích âm - lên.

Sơ đồ trên có thể được sử dụng làm bộ truyền động cơ học cho ô tô, với điều kiện là động cơ điện và các thiết bị của bên thứ ba chịu trách nhiệm vận hành các hệ thống riêng lẻ của ô tô được kết nối, như tải năng lượng mặt trời pin.

Lịch sử của Xe năng lượng mặt trời

Nguồn gốc của ngành công nghiệp ô tô, chuyên tạo ra các loại xe chạy bằng pin năng lượng mặt trời, rơi vào giữa thế kỷ 20. Do sự tụt hậu trong công nghệ và không có khả năng tạo ra các loại pin sử dụng nhiều năng lượng và các tấm pin mặt trời mạnh mẽ với kích thước nhỏ gọn, sự phát triển của lĩnh vực này đã bị đình chỉ và chỉ tiếp tục trở lại vào những năm 90. Việc tăng hiệu suất của các hệ thống năng lượng mặt trời giúp tăng lượng điện năng được sản xuất, một thế hệ pin tiêu thụ năng lượng mới có khả năng tạo ra nguồn dự trữ năng lượng đủ cho những chuyến đi dài.

Các loại động cơ điện, hộp số, cấu trúc thân xe và vật liệu mới đã đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển của các phương tiện chạy bằng năng lượng mặt trời. Ngày nay, hộp số xe được sản xuất trên cơ sở các bộ phận có lực cản lăn tối thiểu, các yếu tốthân - làm bằng nhựa nhẹ và bền. Động cơ được sử dụng là động cơ không chổi than dựa trên các cực được làm bằng vật liệu đất hiếm từ tính.

Bánh xe động cơ là một phát minh khác đã tạo động lực cho sự phát triển của ngành công nghiệp này. Công nghệ của họ liên quan đến việc đặt một động cơ điện trên mỗi bánh lái, điều này làm tăng đáng kể hiệu suất tổng thể của cơ cấu truyền động.

Sự xuất hiện của các tấm pin mặt trời linh hoạt và sự gia tăng diện tích hấp thụ năng lượng đã ảnh hưởng đến sự gia tăng năng lượng của các tấm pin mặt trời cho pin xe hơi.

Giá xe trung bình

Giá xe sử dụng hệ thống năng lượng mặt trời cao là do sự phức tạp của quá trình lắp ráp và sản xuất đơn chiếc. Các nhà sản xuất ô tô đang phát triển những mẫu xe như vậy không phổ biến thông tin về công nghệ, máy móc và giá cả của chúng. Mặc dù vậy, giá thành của những chiếc ô tô đã được đưa vào sản xuất hàng loạt - ví dụ như mẫu Astrolab của công ty Venturi của Pháp - vào khoảng bảy triệu rúp.

Nhân phẩm

Trước động cơ đốt trong cổ điển, xe chạy bằng năng lượng mặt trời có một số ưu điểm:

• Thân thiện với môi trường do không có khí thải độc hại.
• Năng lượng không giới hạn từ mặt trời.
• Không cần xây dựng trạm sạc và trạm nạp
• Tuổi thọ lâu dài.
• Giá cả phải chăng và năng lượng miễn phí.

Flaws

Việc đưa pin năng lượng mặt trời vào hoạt động rộng rãi bị cản trở bởi những nhược điểm sau:

• Chi phí pin cao do nhu cầu về công nghệ tiên tiến và sản xuất mảnh.
• So với động cơ đốt trong, xe đua chạy bằng năng lượng mặt trời có tốc độ thấp hơn và tầm hoạt động ngắn hơn.
• Quy trình vận hành phức tạp do thiếu dịch vụ và dịch vụ sửa chữa chuyên về hệ thống năng lượng mặt trời.

Tự cài đặt

Việc lắp đặt các tấm pin mặt trời trên xe hơi có thể thực hiện được bằng tay của chính bạn, tùy thuộc vào sự sẵn có của các dụng cụ cầm tay cần thiết, kiến thức trong lĩnh vực cơ khí và cơ điện và thời gian rảnh rỗi.

Sự chuyển đổi quang năng thành năng lượng điện được thực hiện trong một bộ thu nhiệt đặt trên thùng xe. Pin lưu trữ năng lượng được tạo ra.

Mức sạc pin, mức tiêu thụ năng lượng dự trữ và mức tiêu thụ hiện tại của động cơ điện được quy định bởi một bộ điều khiển điện tử được lắp trên xe hơi. Một bộ truyền động cơ học truyền động các bánh xe của một chiếc xe bằng cách chuyển đổi điện năng thành chuyển động quay.

Khi lắp đặt các tấm pin mặt trời, nên sử dụng các yếu tố cấu trúc do nhà máy sản xuất. Chỉ có hai yêu cầu đối với cơ thể - sức mạnh và trọng lượng thấp. Kích thước của nó phụ thuộc vào kích thước của các thành phần chính và phần lắp trên mái nhàô tô chạy pin năng lượng mặt trời. Các đặc tính kỹ thuật của pin, thiết bị điện tử và động cơ điện phải tương ứng với công suất của bảng đã chọn.

Vị trí tối ưu: đầu xe

Diện tích tối thiểu của hệ thống năng lượng mặt trời để có được năng lượng cần thiết là 1 m2, điều này giải thích cho việc thường xuyên đặt các tấm pin mặt trời trên nóc ô tô. Các tấm được gắn vào bề mặt mái bằng các giá đỡ đặc biệt, keo silicon hoặc Velcro. Pin năng lượng mặt trời được chủ xe lựa chọn dựa trên các mục tiêu đặt ra: ví dụ: đối với hệ thống âm thanh và các đồ trang trí khác trong xe bằng pin năng lượng mặt trời thì chỉ cần lắp một tấm pin nhỏ gọn là đủ. Trạm như vậy sẽ không có đủ năng lượng để sạc pin.

Vị trí trang tổng quan

Các tấm pin mặt trời có thể gập lại có thể được lắp trên bảng điều khiển và cất trong khoang hành lý. Phần thân của phần tử phải được làm bằng nhựa bền, chịu được nhiệt độ cao. Pin làm bằng vật liệu không đáng tin cậy và rẻ tiền có thể bị cong vênh khi tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời và nhiệt độ cao.

Các tấm pin mặt trời để sạc pin ô tô được kết nối theo hai cách:

• Chuẩn - qua bật lửa.
• Thông qua các thiết bị đầu cuối của pin.

Trước khi lắp đặt và kết nối, bạn phải đọc hướng dẫn do nhà sản xuất pin năng lượng mặt trời cung cấp. Nguyên nhân hư hỏng hệ thống năng lượng mặt trời và thiết bị điện của ô tô trong hầu hết các trường hợp là không chính xáckết nối pin.

Quy tắc sạc pin

Giá trị hiện tại khi sạc pin axit-chì không được vượt quá 10-12% dung lượng, điều này sẽ ảnh hưởng đến thời gian sạc lại của pin. Pin chất lượng cao và đáng tin cậy có công suất 60 A / h được sạc bằng dòng điện, giá trị lớn nhất của nó là 5-6 A. Với các chỉ số như vậy, thời gian sạc trung bình là 10-12 giờ. Nguy cơ hỏng pin sẽ tăng lên nếu giảm thời gian sạc hoặc tăng đáng kể các thông số được chỉ định.

Tấm pin mặt trời giảm thiểu mọi rủi ro do cường độ dòng điện tối đa của chúng không vượt quá 1-2 A. Pin có đủ công suất lên đến 7 W để duy trì hiệu suất của pin, trong khi pin mặt trời có công suất 50 -70 được yêu cầu để sạc đầy nó. Các hệ thống như vậy được trang bị bộ điều khiển để điều chỉnh các đặc tính kỹ thuật của bảng điều khiển và duy trì hiệu suất và tính toàn vẹn của pin.

Pin 50Ah có thể được sạc đầy trong 7-9 giờ bằng bảng điều khiển năng lượng mặt trời 40W 20V.

Chiều dài tối ưu của các tấm pin mặt trời được lắp đặt trên ô tô phải là một mét, điện áp và công suất - tương ứng là 12 volt và 15 watt. Các chuyên gia đặc biệt khuyên bạn nên mua bộ điều khiển hoặc thiết bị điều khiển tương tự có thể bảo vệ hệ thống trên xe và pin khỏi bị sạc ngược hoặc sạc quá mức. Các tấm pin mặt trời thường được kết hợp thành một chuỗi duy nhất để tăngsức chứa và được đặt trên nóc xe với diện tích vừa đủ.

Tổng quan về Mô hình

Mạng cung cấp nhiều loại tấm pin mặt trời cho ô tô, tuy nhiên, với sự lựa chọn phong phú, không phải tấm pin nào cũng có chất lượng và độ tin cậy phù hợp. Các chuyên gia đề xuất dựa trên ba mô hình phổ biến của hệ thống năng lượng mặt trời với các đặc điểm cần thiết.

Tấm pin mặt trời Sunsei SE-500

Mô hình hệ thống năng lượng mặt trời phổ biến và được yêu cầu với kích thước nhỏ gọn - 38x36x3 cm. Nhà sản xuất cung cấp một hộp chống thấm nước để bảo quản và vận chuyển trong bộ.

Công suất của các tấm pin mặt trời nhỏ không vượt quá 7,5 W, cường độ dòng điện là 0,6 A. Sunsei SE-500 được gắn trên giá ba chân và giữ cho pin xe hoạt động trong vài giờ, miễn là tắt động cơ.

Pin được sạc cả khi động cơ đang chạy và khi động cơ tắt. Bảng điều khiển năng lượng mặt trời đi kèm với phích cắm bật lửa và các thiết bị đầu cuối. Đánh giá bằng các đánh giá về bảng điều khiển năng lượng mặt trời cho ô tô, nhiều người tiêu dùng đã lắp đặt Sunsei trên tàu thuyền, xe tải và máy kéo chạy bằng động cơ diesel.

Nhược điểm của bảng điều khiển năng lượng mặt trời SE-500 là công suất thấp, được bù đắp bởi sự kết hợp của nhiều phần tử thành một mạng duy nhất.

Pin SunForce

Mô hình bảng điều khiển năng lượng mặt trời từ nhà sản xuất Canada. Kích thước danh nghĩa của pin là 97x35x4 cm, điện áp và công suất là 1,5 A và17 W. Hoàn chỉnh với phích cắm bật lửa, thiết bị đầu cuối và bộ điều khiển 7A / 12V.

Mặc dù có kích thước lớn nhưng nó có thể dễ dàng lắp đặt trên nóc xe hạng nhẹ, tàu thuyền, xe tải và các thiết bị đặc biệt. Một ưu điểm nữa của mô hình là khả năng làm việc trong sương mù và mưa.

Bảng TCM-15F

Tấm pin mặt trời di động dành cho ô tô có thân dẻo, công suất 15 W, điện áp 1A và kích thước nhỏ gọn - 60x27x0,5 cm. Do kích thước nhỏ nên bảng điều khiển có thể dễ dàng gấp lại và gắn cố định trên nóc xe. Vỏ kín của bảng điều khiển năng lượng mặt trời có đủ độ tin cậy. Các thông số kỹ thuật mang lại hiệu suất khá cao là 22%.

Đánh giá

Các chủ xe trong bài đánh giá về tấm pin mặt trời cho xe hơi chỉ ra nhu cầu mua một bộ thiết bị hoàn chỉnh cho hệ thống năng lượng mặt trời, bao gồm tấm pin, vỏ chống rung và bền với bề mặt nhôm loại bỏ nhiệt tốt, một bộ điều khiển và một pin. Loại thứ hai chỉ hoạt động song song với pin chì và phải có công suất danh định là 12 vôn. Hoạt động hiệu quả và không bị gián đoạn của các tấm pin mặt trời chỉ có thể thực hiện được nếu chúng nằm vuông góc với tia sáng mặt trời. Tốt nhất, các chủ xe nên mua một hệ thống đặc biệt theo dõi vị trí của mặt trời và tìm góc tối ưu của pin ở chế độ tự động, nhưng kiểu thiết kế này tốn rất nhiều chi phí khilắp ráp.

Khi lắp đặt pin năng lượng mặt trời trên ô tô, cần phải tính đến các đặc điểm của kiểu xe đã chọn, pin ô tô và mạng trên xe. Các nhà sản xuất tấm pin mặt trời trong bộ cung cấp hướng dẫn chi tiết để lắp đặt và vận hành các sản phẩm với các giá trị danh định về công suất, điện dung và điện áp. Thiết bị tiêu chuẩn cũng có thể bao gồm bộ điều khiển, cực pin và phích cắm bật lửa.

Hệ thống năng lượng mặt trời trên ô tô không phải là sự thay thế hoàn toàn cho ắc quy, nhưng chúng cho phép bạn sạc lại ắc quy và cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện chính của ô tô. Cách tốt nhất để sử dụng pin năng lượng mặt trời là sạc lại pin trong những tình huống khẩn cấp. Chỉ có thể sạc đầy pin khi có bộ sạc chính.