太陽能新型能源為汽車提供動能的前景

馬銀余　張瑜浩

摘 要：太陽能汽車是目前最具有發展前景的新型能源汽車，是真正的零排放，也正是因為其環保的特點，太陽能汽車也被諸多國家所提倡。發展新能源光動能汽車是一個發展的方向，傳統內燃機終會退下歷史的舞臺。 太陽光動能汽車將成為緩解城市空氣污染最理想的交通工具。

關鍵詞：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 傳統內燃機汽車發展應用

1.1 我國汽車工業的發展

隨著我國汽車工業迅猛發展，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，工作起著重要作用，但是同時也對城市環境污染造成了巨大影響。根據交管局最新統計2020年下半年中國汽車保有量達2.6億輛，從2009年的7600萬輛，到現在的2.5億輛，增長量超200%。中國汽車銷量還能增長50%，達4200萬輛，達到峰值水平。在方便了人們出行的同時，也為城市環境帶來了史無前例的巨大影響，傳統燃油車排放會大幅度的污染環境，汽車排放的一氧化碳，碳氫化合物會對環境造成惡化，蔓延的趨勢。

1.2 傳統內燃機排放污染

汽車尾氣是大氣和城市環境的主要污染源。汽車尾氣含有150到200種不同的化合物。對人類最大的危害是一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物、鉛化合物和碳顆粒物。這些有毒有害氣體擴散到大氣中，造成空氣污染，造成城市環境惡化，引起呼吸系統疾病，造成光化學煙霧，造成地表空氣臭氧污染，加劇城市熱島效應，使城市熱島效應環境變化惡化。據調查，汽車造成的空氣污染占全市空氣污染總量的60%。可再生能源的緊迫性、城市污染化、全球溫室效應、海平面上升是我們人類面臨的環境問題。太陽能以其清潔、高效、取之不盡、用之不竭的優勢，無疑是人們首先要考慮的問題。

2 闡述太陽能的優勢

2.1 太陽能光能運用

我們所處的大環境下，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。對于人類歷史而言不會存在枯竭的說法，人類可以竭盡所能去開發利用。可以免費使用無需艱苦的開采和長途運輸只需要轉換就可以使用。方便、快捷、轉換率高。太陽正處于壯年時期，是一個大而熱的球體，每小時釋放出巨大的能量。而且，這種能量消耗不怠，太陽持續向宇宙空間放射巨大的能量，其內部的熱核反應足以維持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，其總量相當于24000億噸煤，全國總面積的2/3地區日照時間都超過了2000h/a。太陽輻射到地球大氣中的能量約為3.75×1026w，每秒輻射量相當于500萬噸煤。即使地球表面的0.1%的太陽能轉化為電能，即使轉化為5%，年發電量也達到了5.6×1012kW·h，相當于現在世界能源消耗的40倍。在所有的新興能源中，太陽能具有非常高的利用價值。

2.2 太陽能零污染

所以，來看世界的汽車發展，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發展的潮流。太陽能正常使用，及高清潔性及高沒有任何污染。如今污染如此嚴重，我們在對比了水利，火利，風力，核能發電后。自然把思想轉向了太陽。太陽能為汽車提供能源的這一想法也誕生了。

2.3 太陽能與電能的轉換

有人說水利發電總環保了吧，從太空都可以看到大型工程對生態環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動，但有人說太陽能的動力是不可能驅動汽車行駛的！當然，那么依靠太陽能是如何推動車輛行駛的，這樣就有一個能量的轉換方式了。因為太陽光不能直接驅動汽車行駛，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化為電能，電能驅動汽車的電機馬達。從這個意義上講，太陽能電池實際上是一種電動汽車，但與傳統電動汽車不同的是，普通電池是由傳統民用電網充電的。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能轉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換。有了太陽能，除了太陽能汽車的電池驅動外，其余的都是太陽能電池的電能。剩下的儲存在汽車電池里。從而有效地提高了太陽能汽車的駕駛能力。安裝在車頂的太陽能光伏板通過能量存儲。光動能汽車電池充電一次后，太陽能鋰電池的最高時速就達到150KM/h，續航里程可以增加兩至三倍。理論可達300-400公里。天氣好的話，太陽光可以達到500公里甚至更多。

2.4 新能源汽車的便捷性

與傳統燃油汽車相比，太陽能汽車的零部件組成就更為簡單，像內燃機、離合器、變速箱等都不需要，生產難度低，且在日常維護過程中只需要關注電池的狀態，定期針對電池進行更換即可，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、無需電子點火也不用換擋，對駕駛員的駕駛操作要求較低，操作極為便捷。也會有人說新能源汽車，絕對不會取締傳統內燃機汽車，當下汽車行業所演繹的如同當年柯達交卷公司的例子，它不相信數碼相機所會取代交卷的地位，但是佳能，索尼這些大型的數碼相機生產商做到了，而且將數碼相機做到了極致，幾乎適用于家庭、工業各個領域。之所以被廣泛接受是因為數碼相機所帶來的便捷，可操控性強，老少皆宜使用。也會有人說傳統汽車操作復雜離合器與油門配合不好都不敢開上路這一問題。

3 完整替代傳統內燃機

3.1 內燃機的卡諾循環

傳統的內燃機在能量轉換過程中遵循卡諾循環規律。（卡諾循環是由兩個熱源之間的四個可逆過程組成的特殊循環。四個可逆過程的順序為A等溫加熱過程，B.絕熱膨脹過程，C等溫熱輻射過程，D.絕熱膨脹過程。卡諾循環是實際熱循環的最佳理想選擇，它表明了提高各種熱效率和機械熱效率的努力方向。）因為熱效率相對較低。約將有1/3的能源消耗驅動著汽車的前進，約2/3的能源損失在發動機和傳動鏈上。

3.2 新能源汽車不會有動能損失

與傳統內燃機相比，太陽能熱光動能轉換不受卡諾循環規律的限制，90%的能量被用來促進汽車的進步。另外，在城市停車時，停車和起步開車行駛都要不斷點火使發動機工作運轉。白白消耗汽油資源 傳統的內燃機，不僅浪費能源，而且污染空氣。當汽車使用太陽能時，減速停車，電機不能空轉，能源利用效率大大提高，空氣污染也減少。太陽能汽車的優點是結構簡單。基本上，除了定期更換電池外，在生命周期內不需要進行日常維護。傳統汽車經常需要定期保養，如更換機油和添加冷卻水。在可持續發展的進程中，人們對污染優越、駕駛方便、操作便捷、能耗低、無噪音的環保型太陽能光動能汽車肯定會產生極大的興趣。隨著世界能源的枯竭和環境問題的惡化，太陽能汽車產業必將取得進步。電能驅動可使輪上動力更直接純粹沒有動能損失。然后太陽能光動能配合鋰電池，達到一個能源利用的轉換配合，最大意義上保證與傳統能源汽油給予內燃機帶來的便捷。

3.3 光動能汽車的研發方向

只需將研發方向對準電池能力及車身，利用軟性材料對車身塑型，達到流線型車身。在有電能的動力提供下降低風阻也是必不可少的一方面。首先，這個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。但是通過科學家的研究，我們發現了一個球形的太陽能電池板。這種太陽能電池板可以從各個角度準確地捕捉陽光，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用到車體上，可以最大限度地提高太陽光動能的利用效率。其次，為了將太陽能電池板應用于汽車的側面車身，優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，電池的一部分被屏蔽或異物覆蓋，溫度分布變得不平衡，時間變長，會出現明顯的灼傷和發熱問題。現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

在中國汽車持續發展的道路上，我們必將在新能源汽車領域彎道超車，與歐洲媲美今天的內燃機汽車，因為歐洲在內燃機技術上領先于我們，我們在日新月異的今天勢必發力在新型能源汽車科技領域蓬勃發展，我們必須要有足夠的信心因為在我們國家手里還有一張王牌。為我們免去石油的困擾的同時，利用我國自己的優勢，在中國青海省有豐富的鋰礦資源，占世界儲能的三分之一占中國儲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，環境問題不斷惡化的今天，太陽能光動能汽車業必將得到迅速發展。日后，緊隨人們對能源，環保意識的增強，以及新型太陽能技術的發展、新型材料的開發運用。太陽能光動能必會發出令人們耀眼的光芒。隨我國不斷的大力發展推廣光動能汽車必會得到世界各國的認可，被國家所提倡得到廣大消費者的認可與喜愛。未來的節能環保光動能汽車必將成為汽車工業上的一代傲嬌。

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