克東

人活著要吃飯，汽車(chē)跑著要用油。油價(jià)漲漲跌跌，人們的小心臟也隨著起起伏伏。車(chē)買(mǎi)的起，開(kāi)不起，人們喊著卻又離不開(kāi)它。

汽車(chē)用的汽油和柴油都是從石油中提煉出來(lái)的。但是，石油這種礦物燃料是不可再生的，用一點(diǎn)就少一點(diǎn)，總有用完的時(shí)候。預(yù)計(jì)，2075年，目前已探明的石油儲(chǔ)量將被采完。人不能沒(méi)有飯吃，汽車(chē)不能沒(méi)有油用，能源隨即成為一個(gè)挑戰(zhàn)，開(kāi)發(fā)新能源迫在眉睫。漸漸的太陽(yáng)能汽車(chē)開(kāi)始出現(xiàn)，太陽(yáng)能汽車(chē)是一種靠太陽(yáng)能來(lái)驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)。相比傳統(tǒng)熱機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)，太陽(yáng)能汽車(chē)是真正的零排放。太陽(yáng)能汽車(chē)使用太陽(yáng)能電池把光能轉(zhuǎn)化成電能，電能在儲(chǔ)電池中儲(chǔ)存?zhèn)溆茫脕?lái)推動(dòng)汽車(chē)的電動(dòng)機(jī)。由于太陽(yáng)能汽車(chē)不用燃燒化石燃料，所以不會(huì)放出有害物。據(jù)估計(jì)，如果太陽(yáng)能汽車(chē)取代燃油汽車(chē)，每輛汽車(chē)的二氧化碳排放量可減少43%—54%。正因?yàn)樗h(huán)保的特點(diǎn)，太陽(yáng)能汽車(chē)被很多國(guó)家所提倡，太陽(yáng)能汽車(chē)產(chǎn)業(yè)開(kāi)始日益蓬勃。

太陽(yáng)能汽車(chē)的發(fā)展

太陽(yáng)能汽車(chē)歷史早在1978年，世界上第一輛太陽(yáng)能汽車(chē)便在英國(guó)研制成功，時(shí)速達(dá)到13公里。

1982年墨西哥研制成的太陽(yáng)能汽車(chē)的外形就像一輛三輪摩托車(chē)，在車(chē)頂上架有一個(gè)裝太陽(yáng)能電池的大棚。在陽(yáng)光照射下，太陽(yáng)能電池供給汽車(chē)電能，使汽車(chē)的速度達(dá)到每小時(shí)40公里，由于這輛汽車(chē)每天所獲得的電能只能行駛40分鐘，所以它不適于遠(yuǎn)距離行駛。

1984年9月，我國(guó)首次研制的“太陽(yáng)號(hào)”太陽(yáng)能汽車(chē)試驗(yàn)成功，并開(kāi)進(jìn)了北京中南海的勤政殿，向中央領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)。太陽(yáng)號(hào)由湖北省金屬學(xué)會(huì)新技術(shù)開(kāi)發(fā)公司的黃繩溥等六位中青年科技人員研制成功。太陽(yáng)能汽車(chē)車(chē)頂上安裝了2808塊單晶硅片，組成10m2的硅板，裝有三個(gè)車(chē)輪，自重159kg，操縱靈活，轉(zhuǎn)向和變速方便，車(chē)速20km/h，遇陰雨或晚上，靠?jī)蓚€(gè)高效蓄電池供電，可連續(xù)行駛100km。這表明了我國(guó)在研制新型汽車(chē)方面已達(dá)到世界先進(jìn)水平。

1996年，清華大學(xué)參照日本能登競(jìng)賽規(guī)范，研制了“追日”號(hào)太陽(yáng)能汽車(chē)。重800kg，最高車(chē)速達(dá)80 km/h。

1999年5月巴西圣保羅大學(xué)的科研人員設(shè)計(jì)出一款新型太陽(yáng)能汽車(chē)，最高時(shí)速超過(guò)100km。

2001年全國(guó)高校首輛可載人的太陽(yáng)能電動(dòng)車(chē)“思源號(hào)”在上海交通大學(xué)誕生。無(wú)需任何助動(dòng)燃料，只要在陽(yáng)光下曬三四個(gè)小時(shí)，便能輕松跑上10多公里?！八荚刺?hào)”的外型小巧但略顯粗糙，有點(diǎn)像公園里的卡丁車(chē)，但駕駛座十分寬敞，可以容納兩個(gè)中等身材的成年人，馬力相當(dāng)于一輛大功率摩托車(chē)，最高時(shí)速50公里 。不過(guò)，“思源號(hào)”也有些缺點(diǎn)，比如蓄電池容量偏小、續(xù)航能力有限、敞開(kāi)式車(chē)體設(shè)計(jì)使迎風(fēng)阻力較大，因此無(wú)法成為真正的代步車(chē)。

2003年澳大利亞太陽(yáng)能汽車(chē)比賽上，由荷蘭制造的“Nuna II”太陽(yáng)能汽車(chē)取得了冠軍，它以30小時(shí)54分鐘的時(shí)間跑完了3010公里的路程，創(chuàng)造了太陽(yáng)能汽車(chē)最高時(shí)速170公里的新世界紀(jì)錄。

現(xiàn)在世界上很多國(guó)家都在研制太陽(yáng)能汽車(chē)，并進(jìn)行交流和比賽。1987年11月，澳大利亞曾舉行了一次世界太陽(yáng)能汽車(chē)?yán)Υ筚?。有七個(gè)國(guó)家的25輛太陽(yáng)能汽車(chē)參加了比賽。賽程全長(zhǎng)3200公里，幾乎縱貫整個(gè)澳大利亞國(guó)土。在大賽中，美國(guó)“圣雷易莎”號(hào)太陽(yáng)能賽車(chē)以44小時(shí)54分的成績(jī)跑完全程，奪得了冠軍?！笆ダ滓咨碧?hào)太陽(yáng)能賽車(chē)，使用的雖然是普通的硅太陽(yáng)能電池，但設(shè)計(jì)獨(dú)特新穎，采用飛機(jī)般的外形，可以利用行駛時(shí)機(jī)翼產(chǎn)生的升力來(lái)抵消車(chē)身的重量，電機(jī)由超導(dǎo)磁性材料制成，這使得它在大賽中創(chuàng)造了時(shí)速100公里的最高紀(jì)錄。

太陽(yáng)能汽車(chē)的優(yōu)勢(shì)

如果讓太陽(yáng)能汽車(chē)和燃油汽車(chē)進(jìn)行一場(chǎng)“比試”。結(jié)果會(huì)如何？實(shí)用型太陽(yáng)能汽車(chē)的行駛速度遠(yuǎn)低于燃油汽車(chē)。除此之外呢？太陽(yáng)能汽車(chē)耗能少，只需采用太陽(yáng)電池組件便可行駛。燃油汽車(chē)在能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中要遵守卡諾循環(huán)的規(guī)律做功，熱效率較低，只有1/3左右的能量用于推動(dòng)車(chē)輛前進(jìn)，其余2/3的能量損失在發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)鏈上；而太陽(yáng)能汽車(chē)的熱量轉(zhuǎn)換不受卡諾循環(huán)規(guī)律限制，90%的能量可以用于推動(dòng)車(chē)輛行駛。

其次，易于駕駛。無(wú)需電子點(diǎn)火，只需踩踏加速踏板便可啟動(dòng)，利用控制器使車(chē)速變化。不需換擋、踩離合器，簡(jiǎn)化了駕駛的復(fù)雜性，避免了因操作失誤而造成的事故隱患，特別適合婦女和老年人駕駛。另外，太陽(yáng)能汽車(chē)采用創(chuàng)新前橋和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，前后獨(dú)立懸掛，四輪鼓式制動(dòng)從時(shí)速30公里到突然剎車(chē)，剎車(chē)線不超過(guò)7.3米。

太陽(yáng)能汽車(chē)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，除了定期更換蓄電池外，基本不需日常保養(yǎng)，省去了傳統(tǒng)汽車(chē)必須經(jīng)常更換機(jī)油，添加冷卻水等定期保養(yǎng)的麻煩事兒。小巧的車(chē)身，轉(zhuǎn)向靈活方便，可以輕而易舉的將車(chē)泊入非常擁擠的停車(chē)場(chǎng)。

等候交通信號(hào)燈，燃油汽車(chē)需要不斷地停車(chē)和啟動(dòng)，大量的能源被耗費(fèi)掉，空氣污染日益加重。使用太陽(yáng)能汽車(chē)，減速停車(chē)時(shí)，電動(dòng)機(jī)不需要空轉(zhuǎn)，大幅提高了能源使用效率，減少了空氣污染。

太陽(yáng)能汽車(chē)沒(méi)有內(nèi)燃機(jī)、離合器、變速箱、傳動(dòng)軸、散熱器、排氣管等零部件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，降低了制造的難度。

太陽(yáng)能汽車(chē)工作原理

金焰四射的太陽(yáng)，其表面是一片烈焰翻騰的火海，溫度為6000K左右。在太陽(yáng)內(nèi)部，溫度高達(dá)兩千萬(wàn)度以上。太陽(yáng)一刻不停歇地發(fā)出大量的光和熱，為人類(lèi)送來(lái)光明和溫暖，它也成了取之不盡、用之不竭的能源聚寶盆。

將太陽(yáng)的光能變成電能，是利用太陽(yáng)能的一個(gè)重要途徑。人們?cè)缭?0世紀(jì)50年代就制成了第一個(gè)光電池。將光電池裝在汽車(chē)上，用它將太陽(yáng)的光能不斷地變成電能，使汽車(chē)開(kāi)動(dòng)起來(lái)。

太陽(yáng)能汽車(chē)上裝有密密麻麻像蜂窩一樣的裝置，就是太陽(yáng)能電池板。人造衛(wèi)星上的鐵翅膀其實(shí)也是一種供衛(wèi)星用電的太陽(yáng)能電池板。太陽(yáng)能電池依據(jù)所用半導(dǎo)體材料的不同，通常分為硅電池、硫化鎘電池、砷化鎵電池等，其中最常用的是硅太陽(yáng)能電池。

硅太陽(yáng)能電池有圓形的、半圓形的和長(zhǎng)方形等。在電池上有像紙一樣薄的小硅片，在硅片的一面均勻地?fù)竭M(jìn)一些硼，另一面摻入一些磷，并在硅片的兩面裝上電極，就能將光能變成電能了。

通常，太陽(yáng)能電池使用方便、經(jīng)久耐用，干凈，不污染環(huán)境，是較為理想的一種電源。只是光電轉(zhuǎn)換的比率小了一些，現(xiàn)在一般的太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換率為10%—15% ，國(guó)外一些高科技能源公司將光電轉(zhuǎn)換率提升到45%左右，但成本較高。這些都為太陽(yáng)能電池在汽車(chē)上的應(yīng)用開(kāi)辟了廣闊的前景。

太陽(yáng)能汽車(chē)不僅節(jié)省能源，消除燃料廢氣的污染，而且噪音很小。因此，太陽(yáng)能汽車(chē)引起人們極大的興趣。到目前為止，太陽(yáng)能在汽車(chē)上的應(yīng)用技術(shù)主要有兩個(gè)方面，一是作為驅(qū)動(dòng)力；二是作為汽車(chē)輔助設(shè)備的能源。

太陽(yáng)能完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃油作為汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力，是幾代汽車(chē)工作者的夢(mèng)想。1982年澳大利亞人漢斯和帕金用玻璃纖維和鋁制成了一部“靜靜的完成者”太陽(yáng)能汽車(chē)。車(chē)頂部裝有能吸收太陽(yáng)能的裝置，給兩個(gè)電池充電，電池再給發(fā)動(dòng)機(jī)提供電力。12月19曰，兩人駕駛著這輛車(chē)，從澳大利亞西海岸的珀思出發(fā)，橫穿澳大利亞大陸，于1983年1月7曰到達(dá)東海岸的悉尼，實(shí)現(xiàn)了一次偉大的創(chuàng)舉。這種太陽(yáng)能汽車(chē)與傳統(tǒng)的汽車(chē)不論在外觀上還是運(yùn)行原理上都有很大的不同，太陽(yáng)能汽車(chē)已經(jīng)沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)、驅(qū)動(dòng)、變速箱等構(gòu)件，而是由電池板、儲(chǔ)電器和電機(jī)組成。利用貼在車(chē)體外表的太陽(yáng)電池板，將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換成電能，再通過(guò)電能的消耗，驅(qū)動(dòng)車(chē)輛行駛，車(chē)的行駛快慢只要控制輸入電機(jī)的電流就可以解決。目前此類(lèi)太陽(yáng)能汽車(chē)的車(chē)速最高能達(dá)到100km/h以上，而無(wú)太陽(yáng)光最大續(xù)行能力也在100km左右。

還有一種概念上的太陽(yáng)能汽車(chē)，這種汽車(chē)在車(chē)體上沒(méi)有安裝光伏電池板，而只是配置蓄電池，而電能全部來(lái)自專門(mén)的太陽(yáng)能發(fā)電裝置。優(yōu)點(diǎn)是外觀與現(xiàn)有車(chē)輛類(lèi)似，沒(méi)有“另類(lèi)”的感覺(jué)，缺點(diǎn)是要經(jīng)常到太陽(yáng)能電站充電，當(dāng)然續(xù)行能力也受到了限制。

太陽(yáng)能汽車(chē)的設(shè)計(jì)制造

太陽(yáng)能汽車(chē)最具魅力的部分就是車(chē)身，光滑而又具有異域風(fēng)情的外觀是吸引眼球的部分，太陽(yáng)能汽車(chē)是由若干主體部件組成的。沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的束縛，每一輛太陽(yáng)能汽車(chē)都可以突顯出自己的特色，除了車(chē)子長(zhǎng)度的這一強(qiáng)制性限制外，就是要讓太陽(yáng)能汽車(chē)受到的阻力達(dá)到最小值，太陽(yáng)能汽車(chē)與陽(yáng)光的接觸比達(dá)到最大值，重量要盡量小，安全系數(shù)盡量達(dá)到最大。一輛好的太陽(yáng)能汽車(chē)外形能夠節(jié)省幾百瓦的能量，這是制造一輛好的太陽(yáng)能汽車(chē)所必須的。

高效的底盤(pán)可以使太陽(yáng)能汽車(chē)的強(qiáng)度和安全度達(dá)到最佳，并且重量最小。因?yàn)槊恳还锏闹亓慷夹枰銐虼蟮哪芰恐С制湓诼访嫔弦苿?dòng)，而這個(gè)關(guān)鍵的部位就是汽車(chē)的底盤(pán)。底盤(pán)結(jié)構(gòu)組合恰當(dāng)，可以很好的保護(hù)駕駛員。

復(fù)合材料廣泛被太陽(yáng)能汽車(chē)采用，這種合成材料由像三明治夾層一樣結(jié)構(gòu)材料構(gòu)成。碳纖維、KEVLAR和玻璃纖維是一種普通的合成建筑材料。蜂窩狀和泡沫塑料是常用的合成填充材料，它們用環(huán)氧基樹(shù)脂保護(hù)起來(lái)，組合在具有KEVLAR和碳纖維的材料里，不僅能滿足人們對(duì)材料強(qiáng)度的需求，而且非常輕質(zhì)。

太陽(yáng)能汽車(chē)走進(jìn)家庭

近日，荷蘭埃因霍溫科技大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)向公眾展示了全球首款太陽(yáng)能家用汽車(chē)“斯特拉”。它，高效的太陽(yáng)能電池和輕質(zhì)的車(chē)身設(shè)計(jì)，全車(chē)總重380千克。它，擁有真正的駕駛室和后排座椅，能容納一家四口。原型車(chē)的配件因?yàn)橥耆鞘止ぶ圃斓?，價(jià)格不低，但批量生產(chǎn)后，價(jià)格必會(huì)下降。這輛車(chē)頂?shù)奶?yáng)能電池需要約2.5萬(wàn)元人民幣，相信正式量產(chǎn)后它的價(jià)格可以被大部分人接受。

“斯特拉”的頂部裝有大型的太陽(yáng)能板，陰天時(shí)，它也可以借助車(chē)身頂端的太陽(yáng)能電池板儲(chǔ)存能量，最遠(yuǎn)可以行駛約402公里。滿電時(shí)，在晴天，它最多可以行駛約672公里。從人們的使用習(xí)慣來(lái)看，汽車(chē)有90%的時(shí)間是停放在家或辦公室外面的，使用時(shí)間僅占10%。因此，太陽(yáng)能汽車(chē)所積蓄的能量要高于它行駛所需要的能量。

綜上所述，太陽(yáng)能汽車(chē)在制造過(guò)程中并不復(fù)雜，如果有相關(guān)的企業(yè)和單位投入更高的熱情，并對(duì)未來(lái)充滿信心，誰(shuí)占領(lǐng)這片先機(jī)市場(chǎng)，誰(shuí)就是這個(gè)市場(chǎng)的領(lǐng)頭羊，它帶來(lái)的是一個(gè)產(chǎn)業(yè)，形成的是未來(lái)的王國(guó)。