太阳能新型能源为汽车提供动能的前景

马银余　张瑜浩

摘 要：太阳能汽车是目前最具有发展前景的新型能源汽车，是真正的零排放，也正是因为其环保的特点，太阳能汽车也被诸多国家所提倡。发展新能源光动能汽车是一个发展的方向，传统内燃机终会退下历史的舞台。 太阳光动能汽车将成为缓解城市空气污染最理想的交通工具。

关键词：太阳能 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 傳统内燃机汽车发展应用

1.1 我国汽车工业的发展

随着我国汽车工业迅猛发展，汽车改善了民生成为了人们生活中不可缺少的一部分。为人们的出行，生活，生产，工作起着重要作用，但是同时也对城市环境污染造成了巨大影响。根据交管局最新统计2020年下半年中国汽车保有量达2.6亿辆，从2009年的7600万辆，到现在的2.5亿辆，增长量超200%。中国汽车销量还能增长50%，达4200万辆，达到峰值水平。在方便了人们出行的同时，也为城市环境带来了史无前例的巨大影响，传统燃油车排放会大幅度的污染环境，汽车排放的一氧化碳，碳氢化合物会对环境造成恶化，蔓延的趋势。

1.2 传统内燃机排放污染

汽车尾气是大气和城市环境的主要污染源。汽车尾气含有150到200种不同的化合物。对人类最大的危害是一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、铅化合物和碳颗粒物。这些有毒有害气体扩散到大气中，造成空气污染，造成城市环境恶化，引起呼吸系统疾病，造成光化学烟雾，造成地表空气臭氧污染，加剧城市热岛效应，使城市热岛效应环境变化恶化。据调查，汽车造成的空气污染占全市空气污染总量的60%。可再生能源的紧迫性、城市污染化、全球温室效应、海平面上升是我们人类面临的环境问题。太阳能以其清洁、高效、取之不尽、用之不竭的优势，无疑是人们首先要考虑的问题。

2 阐述太阳能的优势

2.1 太阳能光能运用

我们所处的大环境下，太阳光无处不在，获取方便然而又作为交通工具的汽车遍布世界各个地方，太阳光也是如影相随，只要有太阳光照的地方就可以为汽车提供能量。太阳能作为可再生资源。对于人类历史而言不会存在枯竭的说法，人类可以竭尽所能去开发利用。可以免费使用无需艰苦的开采和长途运输只需要转换就可以使用。方便、快捷、转换率高。太阳正处于壮年时期，是一个大而热的球体，每小时释放出巨大的能量。而且，这种能量消耗不怠，太阳持续向宇宙空间放射巨大的能量，其内部的热核反应足以维持6×1010年。从资源角度看，我国拥有丰富的太阳能资源，我国陆地面积所接受的太阳能总量在3.3×1010×8.6kJ/m2·a之间，其总量相当于24000亿吨煤，全国总面积的2/3地区日照时间都超过了2000h/a。太阳辐射到地球大气中的能量约为3.75×1026w，每秒辐射量相当于500万吨煤。即使地球表面的0.1%的太阳能转化为电能，即使转化为5%，年发电量也达到了5.6×1012kW·h，相当于现在世界能源消耗的40倍。在所有的新兴能源中，太阳能具有非常高的利用价值。

2.2 太阳能零污染

所以，来看世界的汽车发展，将太阳能用于汽车上有十分广阔的前景，太阳能汽车将成为未来汽车行业发展的潮流。太阳能正常使用，及高清洁性及高没有任何污染。如今污染如此严重，我们在对比了水利，火利，风力，核能发电后。自然把思想转向了太阳。太阳能为汽车提供能源的这一想法也诞生了。

2.3 太阳能与电能的转换

有人说水利发电总环保了吧，从太空都可以看到大型工程对生态环境造成的影响至今都难以估量在这样的能源替代问题下我们打算用太阳能来驱动，但有人说太阳能的动力是不可能驱动汽车行驶的！当然，那么依靠太阳能是如何推动车辆行驶的，这样就有一个能量的转换方式了。因为太阳光不能直接驱动汽车行驶，但阳光照射到太阳能光伏板上，太阳能电池可以将太阳能转化为电能，电能驱动汽车的电机马达。从这个意义上讲，太阳能电池实际上是一种电动汽车，但与传统电动汽车不同的是，普通电池是由传统民用电网充电的。太阳能电池使用太阳能电池。太阳能电池是通过光伏板接收太阳光将光动能转化为电能的板状器件，主要由多晶硅板或单晶硅板制成。太阳能的使用直接放在车顶上，车顶安装一块大功率太阳能光伏板。安装在车顶上的太阳能光伏板接收到的能量通过转换。有了太阳能，除了太阳能汽车的电池驱动外，其余的都是太阳能电池的电能。剩下的储存在汽车电池里。从而有效地提高了太阳能汽车的驾驶能力。安装在车顶的太阳能光伏板通过能量存储。光动能汽车电池充电一次后，太阳能锂电池的最高时速就达到150KM/h，续航里程可以增加两至三倍。理论可达300-400公里。天气好的话，太阳光可以达到500公里甚至更多。

2.4 新能源汽车的便捷性

与传统燃油汽车相比，太阳能汽车的零部件组成就更为简单，像内燃机、离合器、变速箱等都不需要，生产难度低，且在日常维护过程中只需要关注电池的状态，定期针对电池进行更换即可，这样能够有效控制维修成本的支出。除此之外，太阳能汽车不需要离合器、无需电子点火也不用换挡，对驾驶员的驾驶操作要求较低，操作极为便捷。也会有人说新能源汽车，绝对不会取缔传统内燃机汽车，当下汽车行业所演绎的如同当年柯达交卷公司的例子，它不相信数码相机所会取代交卷的地位，但是佳能，索尼这些大型的数码相机生产商做到了，而且将数码相机做到了极致，几乎适用于家庭、工业各个领域。之所以被广泛接受是因为数码相机所带来的便捷，可操控性强，老少皆宜使用。也会有人说传统汽车操作复杂离合器与油门配合不好都不敢开上路这一问题。

3 完整替代传统内燃机

3.1 内燃机的卡诺循环

传统的内燃机在能量转换过程中遵循卡诺循环规律。（卡诺循环是由两个热源之间的四个可逆过程组成的特殊循环。四个可逆过程的顺序为A等温加热过程，B.绝热膨胀过程，C等温热辐射过程，D.绝热膨胀过程。卡诺循环是实际热循环的最佳理想选择，它表明了提高各种热效率和机械热效率的努力方向。）因为热效率相对较低。约将有1/3的能源消耗驱动着汽车的前进，约2/3的能源损失在发动机和传动链上。

3.2 新能源汽车不会有动能损失

与传统内燃机相比，太阳能热光动能转换不受卡诺循环规律的限制，90%的能量被用来促进汽车的进步。另外，在城市停车时，停车和起步开车行驶都要不断点火使发动机工作运转。白白消耗汽油资源 传统的内燃机，不仅浪费能源，而且污染空气。当汽车使用太阳能时，减速停车，电机不能空转，能源利用效率大大提高，空气污染也减少。太阳能汽车的优点是结构简单。基本上，除了定期更换电池外，在生命周期内不需要进行日常维护。传统汽车经常需要定期保养，如更换机油和添加冷却水。在可持续发展的进程中，人们对污染优越、驾驶方便、操作便捷、能耗低、无噪音的环保型太阳能光动能汽车肯定会产生极大的兴趣。随着世界能源的枯竭和环境问题的恶化，太阳能汽车产业必将取得进步。电能驱动可使轮上动力更直接纯粹没有动能损失。然后太阳能光动能配合锂电池，达到一个能源利用的转换配合，最大意义上保证与传统能源汽油给予内燃机带来的便捷。

3.3 光动能汽车的研发方向

只需将研发方向对准电池能力及车身，利用软性材料对车身塑型，达到流线型车身。在有电能的动力提供下降低风阻也是必不可少的一方面。首先，这个想法仍然有很大的潜力。由于曲面太阳能电池板不但能增加照明面积，而且易于塑造不同形状。但是制造难度大，目前还没有应用到汽车车身。而且，车身的采光率比车顶要低。但是通过科学家的研究，我们发现了一个球形的太陽能电池板。这种太阳能电池板可以从各个角度准确地捕捉阳光，提高太阳能电池板的工作效率。如果将这种球形太阳能电池板应用到车体上，可以最大限度地提高太阳光动能的利用效率。其次，为了将太阳能电池板应用于汽车的侧面车身，优先考虑如何保证太阳能电池板的安全性和延展性。太阳能电池板是在日常生活中吸收能量的过程，多余的热量使汽车的温度逐渐升高，给汽车本身造成损失。另外，在太阳能电池板中工作时，电池的一部分被屏蔽或异物覆盖，温度分布变得不平衡，时间变长，会出现明显的灼伤和发热问题。现在有新型柔性太阳能电池板研制成功。这种电池板主要采用晶硅作为主要的光电子器件层。

4 缓解能源危机

在中国汽车持续发展的道路上，我们必将在新能源汽车领域弯道超车，与欧洲媲美今天的内燃机汽车，因为欧洲在内燃机技术上领先于我们，我们在日新月异的今天势必发力在新型能源汽车科技领域蓬勃发展，我们必须要有足够的信心因为在我们国家手里还有一张王牌。为我们免去石油的困扰的同时，利用我国自己的优势，在中国青海省有丰富的锂矿资源，占世界储能的三分之一占中国储能的三分之二可谓失之东隅，收之桑榆。我们虽然没有石油了，但还有其他国家觊觎的丰富锂矿。在世界石油能源日趋枯竭，环境问题不断恶化的今天，太阳能光动能汽车业必将得到迅速发展。日后，紧随人们对能源，环保意识的增强，以及新型太阳能技术的发展、新型材料的开发运用。太阳能光动能必会发出令人们耀眼的光芒。随我国不断的大力发展推广光动能汽车必会得到世界各国的认可，被国家所提倡得到广大消费者的认可与喜爱。未来的节能环保光动能汽车必将成为汽车工业上的一代傲娇。

参考文献：

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