هر آنچه باید از خودروهای خورشیدی بدانید

تا کنون درباره‌ی نوآوری در مواد، به‌ویژه پیشرفت در مواد تشکیل‌دهنده‌ی باتری، اندازه و برد پشتیبانی شده توسط آن‌ها زیاد صحبت شده است. خودروهای الکتریکی باتری‌دار با تعهدات کامل قطعه‌سازان برای جایگزینی موتورهای درون‌سوز با الکتریکی، در حال تبدیل به جریان اصلی دنیای خودرو هستند. اما شکل دیگری از انرژی هم وجود دارد که حتی قدیمی‌تر است: انرژی خورشیدی.

در حالی که استفاده از انرژی خورشیدی دستخوش یک انقلاب قابل توجه در مسیر توسعه‌ی سلول‌های فتوولتاییک شده، یک خودروی خورشیدی در هیچ کجای جهان به تولید انبوه نرسیده است. اما چرا این‌گونه است؟

خودروی خورشیدی چیست؟

اول، هنگامی که درباره‌ی وسایل نقلیه‌ی خورشیدی صحبت می‌کنیم، بسیار مهم است که طبقه‌بندی درستی انجام دهیم. اصطلاح «وسیله‌ی نقلیه با پنل خورشیدی» (Solar Panel Vehicle) به‌طور کلی برای توصیف هر وسیله‌ی نقلیه‌ای با سلول‌های خورشیدی ادغام شده در طراحی آن استفاده می‌شود که با نام وسایل نقلیه‌ی برقی خورشیدی هم شناخته می‌شوند.

آن‌ها می‌توانند در شب یا در نبود نور مستقیم خورشید هم به راحتی کار کنند زیرا از پنل‌های خود برای ذخیره‌ی انرژی خورشیدی در باتری‌های خود استفاده می‌کنند.

شیوه‌ی عملکرد پنل خورشیدی روی خودرو

صفحات خورشیدی دارای سلول‌های فتوولتاییک (PV) هستند. این سلول‌های PV نور یا فوتون‌ها را می‌گیرند و به الکتریسیته تبدیل می‌کنند. بدین ترتیب با برخورد نور خورشید به پنل خورشیدی روی خودرو، سلول‌های PV جریان مستقیم (DC) تولید می‌کنند.

• پنل‌های خورشیدی چگونه کار می‌کنند؟

الکتریسیته‌ی حاصل از این فرآیند توسط یک کنترل‌کننده به ولتاژ استاندارد تبدیل و سپس در باتری ذخیره می‌شود.

مزیت خودروهای خورشیدی

• هزینه‌ی کمتر برای شارژ باتری
• نداشتن هزینه‌های اضافی در صورت تعویض باتری
• بدون آلودگی صوتی یا آلودگی هوا
• گزینه‌ای عالی برای رانندگانی که مسافت‌های کوتاه را در آب‌وهوای آفتابی می‌پیمایند.
• قابلیت شارژ حتی هنگام هوای ابری و امکان رانندگی در شب
• تحقیقات گسترده و نوآوری در زمینه‌ی مواد خورشیدی که می‌تواند منجر به باتری‌های سبک‌تر و سلول‌های فتوولتاییک کارآمدتر شود.

معایب خودروهای خورشیدی

• پنل‌های خورشیدی نور خورشید را با بازدهی حدود ۲۰ تا ۳۵ درصد به الکتریکسیته تبدیل می‌کنند. بنابراین برای به‌دست آوردن قدرت واقعی به انرژی خورشیدی زیادی نیاز است.
• پنل‌های خورشیدی باید تعادلی میان بازدهی و وزن ایجاد کنند، پنل‌های خورشیدی سبک‌تر برای اتومبیل بهتر هستند اما ممکن است به اندازه‌ی کافی بازده نداشته باشند.
• این نوع خودروها بسیار تخصصی هستند، بنابراین امکان مراجعه به تعمیرکاران محلی را چالش‌برانگیز می‌کنند.
• در حالی که می‌توانند در مناطق ابری کار کنند اما فقط در جاهای آفتابی کاملا بهینه هستند.
• نبود سرمایه‌گذاری مناسب در این زمینه از سوی بیشتر قطعه‌سازان، که این نوع خودروها را به عنوان یک گزینه‌ی آخر خوب در مسیر نوآوری‌های توسعه‌ی پایدار درنظر می‌گیرند.

چگونگی تعبیه‌ی انرژی خورشیدی در خودروها

سقف‌های خورشیدی

مدت‌هاست که سقف‌های خورشیدی برای خودروها در بازار وجود دارد. این نوع سقف‌ها به‌عنوان گزینه‌ی اختیاری اضافی برای خودروهایی مانند سوناتا هیبریدی، تویوتا پریوس و نیسان لیف ارائه می‌شوند.

به گفته‌ی هیوندای، پنل‌های خورشیدی سوناتا هیبریدی با ۶ ساعت شارژ روزانه، می‌توانند برق کافی برای شارژ ۳۰ تا ۶۰ درصد باتری خودرو تولید کنند. با این کارکرد، سالانه ۱۳۰۰ کیلومتر توسط انرژی خورشیدی به برد خودرو اضافه می‌شود.

سقف خورشیدی هیوندای سوناتا هیبریدی
Credit: Hyundai

در ژاپن هم تویوتا پریوس پرایم با سقف خورشیدی دردسترس است تا ۶ کیلومتر برد را به رانندگی روزانه اضافه کند. با این حال، این فناوری در آمریکا دردسترس نیست زیرا موارد مورد استفاده در آزمایش‌های واژگونی خودرو این کشور تأیید نشده‌اند.

نیسان لیف هم اولین خودروی سقف‌دار خورشیدی خود را در سال ۲۰۱۰ عرضه کرد که بسیار جلوتر از بقیه بود. اما تمرکز بیشتر این شرکت بر افزایش قابلیت باتری و ایجاد انرژی خورشیدی براس ساختمان‌ها بوده است بنابراین هر گونه نوآوری واقعی در سقف خورشیدی در بهترین حالت، یک تفکر ثانویه برای این شرکت بوده است.

گفته می‌شود خودروی تمام‌الکتریکی اپل هم می‌تواند از ویژگی مشابهی برای شارژ باتری‌ها استفاده کند.

پوشش اتاق عقب وانت

امکان نصب پنل‌های خورشیدی بر روی اتاق عقب وانت هم وجود دارد. در این نوع چیدمان خودرو، پنل‌های خورشیدی این وسیله که روی اتاق عقب وانت را می‌پوشانند، پرتوهای خورشید را جمع‌آوری کرده و در یک بسته‌ی باتری با ظرفیت بالا ذخیره می‌کنند. انرژی ذخیره شده از طریق یک اینورتر داخلی AC/DC قابل دسترسی است و برد خودروی الکتریکی را هنگام رانندگی افزایش می‌دهد.

سلول‌های خورشیدی روی اتاق عقب وانت
Credit: Worksport

خودروهای مسابقه

مجموعه‌ای از خودروهای مسابقه‌ای با انرژی خورشیدی وجود دارد که توسط دانشجویان مهندسی ساخته شده‌اند و مسافت‌های طولانی را در مناطق آفتابی استرالیا و کالیفرنیا می‌پیمایند. از جمله‌ی این خودروها می‌توان به شرکت‌کنندگان در رقابت «چالش خورشیدی جهانی» (World Solar Challenge) اشاره کرد.

یکی از خودروهای شرکت‌کننده در رقابت چالش خورشیدی جهانی
Credit: Bridgstone World Solar Challenge

اما متاسفانه برخلاف آنچه در مورد نوآوری‌های رقابتی دیگر مانند هایپرلوپ دیده‌ایم، این امر هنوز به یک استارتاپ کاربردی و تولید انبوه تبدیل نشده است.

نوآوری‌های دیگر

در نهایت نوآوری‌های جدید استارتاپ‌ها است که تلاش‌های آن‌ها در این حوزه باعث شده فعالیت‌های قطعه‌سازان بسیار ضعیف به‌نظر برسد.

برای نمونه استارتاپ «لایت‌یر» (Lightyear) در سال ۲۰۱۶ تأسیس شد و تا کنون ۱۰۰ میلیون دلار سرمایه جذب کرده است. آن‌ها هم‌اکنون روی یک وسیله‌ی نقلیه با قیمت خرده‌فروشی ۱۷۵ هزار دلار کار می‌کنند و امیدوارند با تولید انبوه بتوانند قیمت را کاهش دهند.

نمای جذاب خودروی لایت‌یر وان
Credit: Lightyear

شرکت آلمانی «سونوس موتورز» (Sonos Motors) هم در حال ساخت خودروی «سیون» (Sion) است. این شرکت در سال ۲۰۱۶ تأسیس شد و بیش از ۱۲۶ میلیون دلار سرمایه جذب کرده است.

تا کنون بیش از ۱۵ هزار رزرو به ارزش ۳۸۵ میلیون دلار برای این شرکت انجام شده است و می‌توانیم به‌زودی انتظار یک عرضه‌ی سهام اولیه را از سوی آن داشته باشیم.

ایده‌ای قدیمی با فرصت‌های از دست رفته‌ی زیاد

به‌طور کلی انرژی خورشیدی، حوزه‌ای است که از کمبود سرمایه‌گذاری گسترده که اخیرا در زمینه‌ی باتری‌های الکتریکی و هیدروژنی دیده‌ایم، رنج می‌برد. ظاهرا شرکت‌ها در اوایل دهه‌ی ۲۰۱۰ درباره‌ی انرژی خورشیدی هیجان‌زده بودند اما سپس به‌طور ناگهانی به سمت باتری‌های برقی بسیار پرسودتر رفتند.

به راحتی می‌توان از خودروهای خورشیدی خسته شد. در حال حاضر علاقه‌ی جمعی کافی برای ایجاد همان سطح سرمایه‌گذاری، از نظر مالی و فنی، مانند دیگر راهکارهای EV وجود ندارد و مشخص نیست که آیا می‌توان روزی شاهد تغییر شرایط باشیم؟ در این صورت، چیزی جز یک فرصت از دست رفته‌ی واقعی نخواهد بود.

اما دست‌کم می‌توان امیدوار بود که استارتاپ‌ها این حوزه‌ی فناوری را نجات دهند زیرا فعالیت‌های خوبی را آغاز کرده‌اند که می‌توانند صنعت خودرو را به شکلی که تا کنون ندیده‌ایم، متحول کنند.

عکس کاور: رندر خودروی خورشیدی لایت‌یر وان
Credit: Lightyear

منبع: The Next Web