馬銀余　張瑜浩

摘 要：太陽能汽車是目前最具有發(fā)展前景的新型能源汽車，是真正的零排放，也正是因?yàn)槠洵h(huán)保的特點(diǎn)，太陽能汽車也被諸多國家所提倡。發(fā)展新能源光動(dòng)能汽車是一個(gè)發(fā)展的方向，傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)終會(huì)退下歷史的舞臺(tái)。 太陽光動(dòng)能汽車將成為緩解城市空氣污染最理想的交通工具。

關(guān)鍵詞：太陽能 新型能源

The Prospect of New Solar Energy Providing Kinetic Energy for Cars

Ma Yinyu Zhang Yuhao

Abstract：Solar vehicles are currently the most promising new energy vehicles. They are truly zero-emissions. It is precisely because of their environmental protection characteristics that solar vehicles are also advocated by many countries. The development of new energy light-powered vehicles is a development direction， and traditional internal combustion engines will eventually retreat from the stage of history. Sunlight kinetic energy vehicles will become the most ideal means of transportation to alleviate urban air pollution.

Key words：solar energy， new energy

1 傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車發(fā)展應(yīng)用

1.1 我國汽車工業(yè)的發(fā)展

隨著我國汽車工業(yè)迅猛發(fā)展，汽車改善了民生成為了人們生活中不可缺少的一部分。為人們的出行，生活，生產(chǎn)，工作起著重要作用，但是同時(shí)也對(duì)城市環(huán)境污染造成了巨大影響。根據(jù)交管局最新統(tǒng)計(jì)2020年下半年中國汽車保有量達(dá)2.6億輛，從2009年的7600萬輛，到現(xiàn)在的2.5億輛，增長量超200%。中國汽車銷量還能增長50%，達(dá)4200萬輛，達(dá)到峰值水平。在方便了人們出行的同時(shí)，也為城市環(huán)境帶來了史無前例的巨大影響，傳統(tǒng)燃油車排放會(huì)大幅度的污染環(huán)境，汽車排放的一氧化碳，碳?xì)浠衔飼?huì)對(duì)環(huán)境造成惡化，蔓延的趨勢(shì)。

1.2 傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)排放污染

汽車尾氣是大氣和城市環(huán)境的主要污染源。汽車尾氣含有150到200種不同的化合物。對(duì)人類最大的危害是一氧化碳、碳?xì)浠衔铩⒌趸衔?、鉛化合物和碳顆粒物。這些有毒有害氣體擴(kuò)散到大氣中，造成空氣污染，造成城市環(huán)境惡化，引起呼吸系統(tǒng)疾病，造成光化學(xué)煙霧，造成地表空氣臭氧污染，加劇城市熱島效應(yīng)，使城市熱島效應(yīng)環(huán)境變化惡化。據(jù)調(diào)查，汽車造成的空氣污染占全市空氣污染總量的60%?？稍偕茉吹木o迫性、城市污染化、全球溫室效應(yīng)、海平面上升是我們?nèi)祟惷媾R的環(huán)境問題。太陽能以其清潔、高效、取之不盡、用之不竭的優(yōu)勢(shì)，無疑是人們首先要考慮的問題。

2 闡述太陽能的優(yōu)勢(shì)

2.1 太陽能光能運(yùn)用

我們所處的大環(huán)境下，太陽光無處不在，獲取方便然而又作為交通工具的汽車遍布世界各個(gè)地方，太陽光也是如影相隨，只要有太陽光照的地方就可以為汽車提供能量。太陽能作為可再生資源。對(duì)于人類歷史而言不會(huì)存在枯竭的說法，人類可以竭盡所能去開發(fā)利用?？梢悦赓M(fèi)使用無需艱苦的開采和長途運(yùn)輸只需要轉(zhuǎn)換就可以使用。方便、快捷、轉(zhuǎn)換率高。太陽正處于壯年時(shí)期，是一個(gè)大而熱的球體，每小時(shí)釋放出巨大的能量。而且，這種能量消耗不怠，太陽持續(xù)向宇宙空間放射巨大的能量，其內(nèi)部的熱核反應(yīng)足以維持6×1010年。從資源角度看，我國擁有豐富的太陽能資源，我國陸地面積所接受的太陽能總量在3.3×1010×8.6kJ/m2·a之間，其總量相當(dāng)于24000億噸煤，全國總面積的2/3地區(qū)日照時(shí)間都超過了2000h/a。太陽輻射到地球大氣中的能量約為3.75×1026w，每秒輻射量相當(dāng)于500萬噸煤。即使地球表面的0.1%的太陽能轉(zhuǎn)化為電能，即使轉(zhuǎn)化為5%，年發(fā)電量也達(dá)到了5.6×1012kW·h，相當(dāng)于現(xiàn)在世界能源消耗的40倍。在所有的新興能源中，太陽能具有非常高的利用價(jià)值。

2.2 太陽能零污染

所以，來看世界的汽車發(fā)展，將太陽能用于汽車上有十分廣闊的前景，太陽能汽車將成為未來汽車行業(yè)發(fā)展的潮流。太陽能正常使用，及高清潔性及高沒有任何污染。如今污染如此嚴(yán)重，我們?cè)趯?duì)比了水利，火利，風(fēng)力，核能發(fā)電后。自然把思想轉(zhuǎn)向了太陽。太陽能為汽車提供能源的這一想法也誕生了。

2.3 太陽能與電能的轉(zhuǎn)換

有人說水利發(fā)電總環(huán)保了吧，從太空都可以看到大型工程對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的影響至今都難以估量在這樣的能源替代問題下我們打算用太陽能來驅(qū)動(dòng)，但有人說太陽能的動(dòng)力是不可能驅(qū)動(dòng)汽車行駛的！當(dāng)然，那么依靠太陽能是如何推動(dòng)車輛行駛的，這樣就有一個(gè)能量的轉(zhuǎn)換方式了。因?yàn)樘柟獠荒苤苯域?qū)動(dòng)汽車行駛，但陽光照射到太陽能光伏板上，太陽能電池可以將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，電能驅(qū)動(dòng)汽車的電機(jī)馬達(dá)。從這個(gè)意義上講，太陽能電池實(shí)際上是一種電動(dòng)汽車，但與傳統(tǒng)電動(dòng)汽車不同的是，普通電池是由傳統(tǒng)民用電網(wǎng)充電的。太陽能電池使用太陽能電池。太陽能電池是通過光伏板接收太陽光將光動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的板狀器件，主要由多晶硅板或單晶硅板制成。太陽能的使用直接放在車頂上，車頂安裝一塊大功率太陽能光伏板。安裝在車頂上的太陽能光伏板接收到的能量通過轉(zhuǎn)換。有了太陽能，除了太陽能汽車的電池驅(qū)動(dòng)外，其余的都是太陽能電池的電能。剩下的儲(chǔ)存在汽車電池里。從而有效地提高了太陽能汽車的駕駛能力。安裝在車頂?shù)奶柲芄夥逋ㄟ^能量存儲(chǔ)。光動(dòng)能汽車電池充電一次后，太陽能鋰電池的最高時(shí)速就達(dá)到150KM/h，續(xù)航里程可以增加兩至三倍。理論可達(dá)300-400公里。天氣好的話，太陽光可以達(dá)到500公里甚至更多。

2.4 新能源汽車的便捷性

與傳統(tǒng)燃油汽車相比，太陽能汽車的零部件組成就更為簡(jiǎn)單，像內(nèi)燃機(jī)、離合器、變速箱等都不需要，生產(chǎn)難度低，且在日常維護(hù)過程中只需要關(guān)注電池的狀態(tài)，定期針對(duì)電池進(jìn)行更換即可，這樣能夠有效控制維修成本的支出。除此之外，太陽能汽車不需要離合器、無需電子點(diǎn)火也不用換擋，對(duì)駕駛員的駕駛操作要求較低，操作極為便捷。也會(huì)有人說新能源汽車，絕對(duì)不會(huì)取締傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車，當(dāng)下汽車行業(yè)所演繹的如同當(dāng)年柯達(dá)交卷公司的例子，它不相信數(shù)碼相機(jī)所會(huì)取代交卷的地位，但是佳能，索尼這些大型的數(shù)碼相機(jī)生產(chǎn)商做到了，而且將數(shù)碼相機(jī)做到了極致，幾乎適用于家庭、工業(yè)各個(gè)領(lǐng)域。之所以被廣泛接受是因?yàn)閿?shù)碼相機(jī)所帶來的便捷，可操控性強(qiáng)，老少皆宜使用。也會(huì)有人說傳統(tǒng)汽車操作復(fù)雜離合器與油門配合不好都不敢開上路這一問題。

3 完整替代傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)

3.1 內(nèi)燃機(jī)的卡諾循環(huán)

傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)在能量轉(zhuǎn)換過程中遵循卡諾循環(huán)規(guī)律。（卡諾循環(huán)是由兩個(gè)熱源之間的四個(gè)可逆過程組成的特殊循環(huán)。四個(gè)可逆過程的順序?yàn)锳等溫加熱過程，B.絕熱膨脹過程，C等溫?zé)彷椛溥^程，D.絕熱膨脹過程?？ㄖZ循環(huán)是實(shí)際熱循環(huán)的最佳理想選擇，它表明了提高各種熱效率和機(jī)械熱效率的努力方向。）因?yàn)闊嵝氏鄬?duì)較低。約將有1/3的能源消耗驅(qū)動(dòng)著汽車的前進(jìn)，約2/3的能源損失在發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)鏈上。

3.2 新能源汽車不會(huì)有動(dòng)能損失

與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)相比，太陽能熱光動(dòng)能轉(zhuǎn)換不受卡諾循環(huán)規(guī)律的限制，90%的能量被用來促進(jìn)汽車的進(jìn)步。另外，在城市停車時(shí)，停車和起步開車行駛都要不斷點(diǎn)火使發(fā)動(dòng)機(jī)工作運(yùn)轉(zhuǎn)。白白消耗汽油資源 傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)，不僅浪費(fèi)能源，而且污染空氣。當(dāng)汽車使用太陽能時(shí)，減速停車，電機(jī)不能空轉(zhuǎn)，能源利用效率大大提高，空氣污染也減少。太陽能汽車的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。基本上，除了定期更換電池外，在生命周期內(nèi)不需要進(jìn)行日常維護(hù)。傳統(tǒng)汽車經(jīng)常需要定期保養(yǎng)，如更換機(jī)油和添加冷卻水。在可持續(xù)發(fā)展的進(jìn)程中，人們對(duì)污染優(yōu)越、駕駛方便、操作便捷、能耗低、無噪音的環(huán)保型太陽能光動(dòng)能汽車肯定會(huì)產(chǎn)生極大的興趣。隨著世界能源的枯竭和環(huán)境問題的惡化，太陽能汽車產(chǎn)業(yè)必將取得進(jìn)步。電能驅(qū)動(dòng)可使輪上動(dòng)力更直接純粹沒有動(dòng)能損失。然后太陽能光動(dòng)能配合鋰電池，達(dá)到一個(gè)能源利用的轉(zhuǎn)換配合，最大意義上保證與傳統(tǒng)能源汽油給予內(nèi)燃機(jī)帶來的便捷。

3.3 光動(dòng)能汽車的研發(fā)方向

只需將研發(fā)方向?qū)?zhǔn)電池能力及車身，利用軟性材料對(duì)車身塑型，達(dá)到流線型車身。在有電能的動(dòng)力提供下降低風(fēng)阻也是必不可少的一方面。首先，這個(gè)想法仍然有很大的潛力。由于曲面太陽能電池板不但能增加照明面積，而且易于塑造不同形狀。但是制造難度大，目前還沒有應(yīng)用到汽車車身。而且，車身的采光率比車頂要低。但是通過科學(xué)家的研究，我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)球形的太陽能電池板。這種太陽能電池板可以從各個(gè)角度準(zhǔn)確地捕捉陽光，提高太陽能電池板的工作效率。如果將這種球形太陽能電池板應(yīng)用到車體上，可以最大限度地提高太陽光動(dòng)能的利用效率。其次，為了將太陽能電池板應(yīng)用于汽車的側(cè)面車身，優(yōu)先考慮如何保證太陽能電池板的安全性和延展性。太陽能電池板是在日常生活中吸收能量的過程，多余的熱量使汽車的溫度逐漸升高，給汽車本身造成損失。另外，在太陽能電池板中工作時(shí)，電池的一部分被屏蔽或異物覆蓋，溫度分布變得不平衡，時(shí)間變長，會(huì)出現(xiàn)明顯的灼傷和發(fā)熱問題?，F(xiàn)在有新型柔性太陽能電池板研制成功。這種電池板主要采用晶硅作為主要的光電子器件層。

4 緩解能源危機(jī)

在中國汽車持續(xù)發(fā)展的道路上，我們必將在新能源汽車領(lǐng)域彎道超車，與歐洲媲美今天的內(nèi)燃機(jī)汽車，因?yàn)闅W洲在內(nèi)燃機(jī)技術(shù)上領(lǐng)先于我們，我們?cè)谌招略庐惖慕裉靹?shì)必發(fā)力在新型能源汽車科技領(lǐng)域蓬勃發(fā)展，我們必須要有足夠的信心因?yàn)樵谖覀儑沂掷镞€有一張王牌。為我們免去石油的困擾的同時(shí)，利用我國自己的優(yōu)勢(shì)，在中國青海省有豐富的鋰礦資源，占世界儲(chǔ)能的三分之一占中國儲(chǔ)能的三分之二可謂失之東隅，收之桑榆。我們雖然沒有石油了，但還有其他國家覬覦的豐富鋰礦。在世界石油能源日趨枯竭，環(huán)境問題不斷惡化的今天，太陽能光動(dòng)能汽車業(yè)必將得到迅速發(fā)展。日后，緊隨人們對(duì)能源，環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，以及新型太陽能技術(shù)的發(fā)展、新型材料的開發(fā)運(yùn)用。太陽能光動(dòng)能必會(huì)發(fā)出令人們耀眼的光芒。隨我國不斷的大力發(fā)展推廣光動(dòng)能汽車必會(huì)得到世界各國的認(rèn)可，被國家所提倡得到廣大消費(fèi)者的認(rèn)可與喜愛。未來的節(jié)能環(huán)保光動(dòng)能汽車必將成為汽車工業(yè)上的一代傲嬌。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳清泉，孫逢春，祝嘉光.現(xiàn)代電動(dòng)汽車技術(shù)[M].北京理工大學(xué)出版社，2002：55-60.

[2]胡驊，宋慧.電動(dòng)汽車[M].北京：人民交通出版社，2002：16-18.

[3]錢伯章.新能源汽車與新型蓄能電池及熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)[M].科學(xué)出版社，2010：33-36.