太阳能汽车开始家用了

克东

人活着要吃饭，汽车跑着要用油。油价涨涨跌跌，人们的小心脏也随着起起伏伏。车买的起，开不起，人们喊着却又离不开它。

汽车用的汽油和柴油都是从石油中提炼出来的。但是，石油这种矿物燃料是不可再生的，用一点就少一点，总有用完的时候。预计，2075年，目前已探明的石油储量将被采完。人不能没有饭吃，汽车不能没有油用，能源随即成为一个挑战，开发新能源迫在眉睫。渐渐的太阳能汽车开始出现，太阳能汽车是一种靠太阳能来驱动的汽车。相比传统热机驱动的汽车，太阳能汽车是真正的零排放。太阳能汽车使用太阳能电池把光能转化成电能，电能在储电池中储存备用，用来推动汽车的电动机。由于太阳能汽车不用燃烧化石燃料，所以不会放出有害物。据估计，如果太阳能汽车取代燃油汽车，每辆汽车的二氧化碳排放量可减少43%—54%。正因为它环保的特点，太阳能汽车被很多国家所提倡，太阳能汽车产业开始日益蓬勃。

太阳能汽车的发展

太阳能汽车历史早在1978年，世界上第一辆太阳能汽车便在英国研制成功，时速达到13公里。

1982年墨西哥研制成的太阳能汽车的外形就像一辆三轮摩托车，在车顶上架有一个装太阳能电池的大棚。在阳光照射下，太阳能电池供给汽车电能，使汽车的速度达到每小时40公里，由于这辆汽车每天所获得的电能只能行驶40分钟，所以它不适于远距离行驶。

1984年9月，我国首次研制的“太阳号”太阳能汽车试验成功，并开进了北京中南海的勤政殿，向中央领导汇报。太阳号由湖北省金属学会新技术开发公司的黄绳溥等六位中青年科技人员研制成功。太阳能汽车车顶上安装了2808块单晶硅片，组成10m2的硅板，装有三个车轮，自重159kg，操纵灵活，转向和变速方便，车速20km/h，遇阴雨或晚上，靠两个高效蓄电池供电，可连续行驶100km。这表明了我国在研制新型汽车方面已达到世界先进水平。

1996年，清华大学参照日本能登竞赛规范，研制了“追日”号太阳能汽车。重800kg，最高车速达80 km/h。

1999年5月巴西圣保罗大学的科研人员设计出一款新型太阳能汽车，最高时速超过100km。

2001年全国高校首辆可载人的太阳能电动车“思源号”在上海交通大学诞生。无需任何助动燃料，只要在阳光下晒三四个小时，便能轻松跑上10多公里。“思源号”的外型小巧但略显粗糙，有点像公园里的卡丁车，但驾驶座十分宽敞，可以容纳两个中等身材的成年人，马力相当于一辆大功率摩托车，最高时速50公里 。不过，“思源号”也有些缺点，比如蓄电池容量偏小、续航能力有限、敞开式车体设计使迎风阻力较大，因此无法成为真正的代步车。

2003年澳大利亚太阳能汽车比赛上，由荷兰制造的“Nuna II”太阳能汽车取得了冠军，它以30小时54分钟的时间跑完了3010公里的路程，创造了太阳能汽车最高时速170公里的新世界纪录。

现在世界上很多国家都在研制太阳能汽车，并进行交流和比赛。1987年11月，澳大利亚曾举行了一次世界太阳能汽车拉力大赛。有七个国家的25辆太阳能汽车参加了比赛。赛程全长3200公里，几乎纵贯整个澳大利亚国土。在大赛中，美国“圣雷易莎”号太阳能赛车以44小时54分的成绩跑完全程，夺得了冠军。“圣雷易莎”号太阳能赛车，使用的虽然是普通的硅太阳能电池，但设计独特新颖，采用飞机般的外形，可以利用行驶时机翼产生的升力来抵消车身的重量，电机由超导磁性材料制成，这使得它在大赛中创造了时速100公里的最高纪录。

太阳能汽车的优势

如果让太阳能汽车和燃油汽车进行一场“比试”。结果会如何？实用型太阳能汽车的行驶速度远低于燃油汽车。除此之外呢？太阳能汽车耗能少，只需采用太阳电池组件便可行驶。燃油汽车在能量转换过程中要遵守卡诺循环的规律做功，热效率较低，只有1/3左右的能量用于推动车辆前进，其余2/3的能量损失在发动机和驱动链上；而太阳能汽车的热量转换不受卡诺循环规律限制，90%的能量可以用于推动车辆行驶。

其次，易于驾驶。无需电子点火，只需踩踏加速踏板便可启动，利用控制器使车速变化。不需换挡、踩离合器，简化了驾驶的复杂性，避免了因操作失误而造成的事故隐患，特别适合妇女和老年人驾驶。另外，太阳能汽车采用创新前桥和转向系统，前后独立悬挂，四轮鼓式制动从时速30公里到突然刹车，刹车线不超过7.3米。

太阳能汽车结构简单，除了定期更换蓄电池外，基本不需日常保养，省去了传统汽车必须经常更换机油，添加冷却水等定期保养的麻烦事儿。小巧的车身，转向灵活方便，可以轻而易举的将车泊入非常拥挤的停车场。

等候交通信号灯，燃油汽车需要不断地停车和启动，大量的能源被耗费掉，空气污染日益加重。使用太阳能汽车，减速停车时，电动机不需要空转，大幅提高了能源使用效率，减少了空气污染。

太阳能汽车没有内燃机、离合器、变速箱、传动轴、散热器、排气管等零部件，结构简单，降低了制造的难度。

太阳能汽车工作原理

金焰四射的太阳，其表面是一片烈焰翻腾的火海，温度为6000K左右。在太阳内部，温度高达两千万度以上。太阳一刻不停歇地发出大量的光和热，为人类送来光明和温暖，它也成了取之不尽、用之不竭的能源聚宝盆。

将太阳的光能变成电能，是利用太阳能的一个重要途径。人们早在20世纪50年代就制成了第一个光电池。将光电池装在汽车上，用它将太阳的光能不断地变成电能，使汽车开动起来。

太阳能汽车上装有密密麻麻像蜂窝一样的装置，就是太阳能电池板。人造卫星上的铁翅膀其实也是一种供卫星用电的太阳能电池板。太阳能电池依据所用半导体材料的不同，通常分为硅电池、硫化镉电池、砷化镓电池等，其中最常用的是硅太阳能电池。

硅太阳能电池有圆形的、半圆形的和长方形等。在电池上有像纸一样薄的小硅片，在硅片的一面均匀地掺进一些硼，另一面掺入一些磷，并在硅片的两面装上电极，就能将光能变成电能了。

通常，太阳能电池使用方便、经久耐用，干净，不污染环境，是较为理想的一种电源。只是光电转换的比率小了一些，现在一般的太阳能电池的光电转换率为10%—15% ，国外一些高科技能源公司将光电转换率提升到45%左右，但成本较高。这些都为太阳能电池在汽车上的应用开辟了广阔的前景。

太阳能汽车不仅节省能源，消除燃料废气的污染，而且噪音很小。因此，太阳能汽车引起人们极大的兴趣。到目前为止，太阳能在汽车上的应用技术主要有两个方面，一是作为驱动力；二是作为汽车辅助设备的能源。

太阳能完全代替传统燃油作为汽车的驱动力，是几代汽车工作者的梦想。1982年澳大利亚人汉斯和帕金用玻璃纤维和铝制成了一部“静静的完成者”太阳能汽车。车顶部装有能吸收太阳能的装置，给两个电池充电，电池再给发动机提供电力。12月19曰，两人驾驶着这辆车，从澳大利亚西海岸的珀思出发，横穿澳大利亚大陆，于1983年1月7曰到达东海岸的悉尼，实现了一次伟大的创举。这种太阳能汽车与传统的汽车不论在外观上还是运行原理上都有很大的不同，太阳能汽车已经没有发动机、底盘、驱动、变速箱等构件，而是由电池板、储电器和电机组成。利用贴在车体外表的太阳电池板，将太阳能直接转换成电能，再通过电能的消耗，驱动车辆行驶，车的行驶快慢只要控制输入电机的电流就可以解决。目前此类太阳能汽车的车速最高能达到100km/h以上，而无太阳光最大续行能力也在100km左右。

还有一种概念上的太阳能汽车，这种汽车在车体上没有安装光伏电池板，而只是配置蓄电池，而电能全部来自专门的太阳能发电装置。优点是外观与现有车辆类似，没有“另类”的感觉，缺点是要经常到太阳能电站充电，当然续行能力也受到了限制。

太阳能汽车的设计制造

太阳能汽车最具魅力的部分就是车身，光滑而又具有异域风情的外观是吸引眼球的部分，太阳能汽车是由若干主体部件组成的。没有统一标准的束缚，每一辆太阳能汽车都可以突显出自己的特色，除了车子长度的这一强制性限制外，就是要让太阳能汽车受到的阻力达到最小值，太阳能汽车与阳光的接触比达到最大值，重量要尽量小，安全系数尽量达到最大。一辆好的太阳能汽车外形能够节省几百瓦的能量，这是制造一辆好的太阳能汽车所必须的。

高效的底盘可以使太阳能汽车的强度和安全度达到最佳，并且重量最小。因为每一公斤的重量都需要足够大的能量支持其在路面上移动，而这个关键的部位就是汽车的底盘。底盘结构组合恰当，可以很好的保护驾驶员。

复合材料广泛被太阳能汽车采用，这种合成材料由像三明治夹层一样结构材料构成。碳纤维、KEVLAR和玻璃纤维是一种普通的合成建筑材料。蜂窝状和泡沫塑料是常用的合成填充材料，它们用环氧基树脂保护起来，组合在具有KEVLAR和碳纤维的材料里，不仅能满足人们对材料强度的需求，而且非常轻质。

太阳能汽车走进家庭

近日，荷兰埃因霍温科技大学的研究团队向公众展示了全球首款太阳能家用汽车“斯特拉”。它，高效的太阳能电池和轻质的车身设计，全车总重380千克。它，拥有真正的驾驶室和后排座椅，能容纳一家四口。原型车的配件因为完全是手工制造的，价格不低，但批量生产后，价格必会下降。这辆车顶的太阳能电池需要约2.5万元人民币，相信正式量产后它的价格可以被大部分人接受。

“斯特拉”的顶部装有大型的太阳能板，阴天时，它也可以借助车身顶端的太阳能电池板储存能量，最远可以行驶约402公里。满电时，在晴天，它最多可以行驶约672公里。从人们的使用习惯来看，汽车有90%的时间是停放在家或办公室外面的，使用时间仅占10%。因此，太阳能汽车所积蓄的能量要高于它行驶所需要的能量。

综上所述，太阳能汽车在制造过程中并不复杂，如果有相关的企业和单位投入更高的热情，并对未来充满信心，谁占领这片先机市场，谁就是这个市场的领头羊，它带来的是一个产业，形成的是未来的王国。