Un coche solar es un vehículo solar utilizado para el transporte terrestre. Los automóviles solares generalmente funcionan solo con la energía del sol, aunque algunos modelos complementan esa energía con una batería, o usan paneles solares para recargar las baterías o hacen funcionar sistemas auxiliares para un automóvil que usa principalmente energía de la batería.
Los automóviles solares combinan la tecnología que se utiliza normalmente en las industrias aeroespacial , de bicicletas , de energía alternativa y automotriz . El diseño de un vehículo solar está severamente limitado por la cantidad de energía que ingresa al automóvil. La mayoría de los coches solares se han fabricado para carreras de coches solares . Algunos prototipos se han diseñado para uso público, y se espera que el vehículo eléctrico con batería cargada por energía solar Lightyear One esté disponible a partir de 2021; En la actualidad, no hay disponibles en el mercado vehículos que funcionen principalmente con el sol.
Los coches solares dependen de una matriz solar que utiliza células fotovoltaicas (células fotovoltaicas) para convertir la luz solar en electricidad. A diferencia de la energía solar térmica que convierte la energía solar en calor, las células fotovoltaicas convierten directamente la luz solar en electricidad. [1] Cuando la luz solar (fotones) golpea las células fotovoltaicas, excitan los electrones y les permiten fluir, creando una corriente eléctrica. Las células fotovoltaicas están hechas de materiales semiconductores como silicio y aleaciones de indio, galio y nitrógeno. El silicio cristalino es el material más utilizado y tiene una tasa de eficiencia del 15-20%.
Historia
El primer modelo de automóvil solar inventado fue un pequeño vehículo de 15 pulgadas creado por el empleado de General Motors, William G. Cobb. Designado Sunmobile , lo exhibió en 1955 en la convención Powerama de Chicago. Estaba formado por 12 células fotovoltaicas de selenio y un pequeño motor eléctrico. [2]
Panel solar
La matriz solar consta de cientos de células solares que convierten la luz solar en electricidad. Para construir una matriz, las células fotovoltaicas se colocan juntas para formar módulos que se colocan juntos para formar una matriz. [3] Las matrices más grandes en uso pueden producir más de 2 kilovatios (2,6 hp).
El panel solar se puede montar de seis formas:
- horizontal . Esta disposición más común proporciona la mayor potencia general durante la mayor parte del día en latitudes bajas o veranos de latitudes más altas y ofrece poca interacción con el viento. Los arreglos horizontales se pueden integrar o tener la forma de un dosel libre.
- vertical . Esta disposición se encuentra a veces en velas independientes o integradas para aprovechar la energía eólica. [4] La energía solar útil se limita a las mañanas, tardes o inviernos y cuando el vehículo apunta en la dirección correcta.
- ajustable . Los paneles solares libres a menudo se pueden inclinar alrededor del eje de desplazamiento para aumentar la potencia cuando el sol está bajo y bien hacia un lado. Una alternativa es inclinar todo el vehículo cuando está estacionado. El ajuste de dos ejes solo se encuentra en vehículos marinos, donde la resistencia aerodinámica es de menor importancia que en los vehículos de carretera.
- integrado . Algunos vehículos cubren todas las superficies disponibles con células solares. Algunas de las celdas estarán en un ángulo óptimo mientras que otras estarán sombreadas.
- remolque . Los remolques solares son especialmente útiles para adaptar vehículos existentes con poca estabilidad, por ejemplo, bicicletas. Algunos remolques también incluyen las baterías y otros también el motor de accionamiento.
- remoto . Al montar el panel solar en una ubicación estacionaria en lugar del vehículo, se puede maximizar la potencia y minimizar la resistencia. Sin embargo, la conexión a la red virtual implica más pérdidas eléctricas que con los verdaderos vehículos solares y la batería debe ser más grande.
La elección de la geometría de los paneles solares implica una optimización entre la potencia de salida, la resistencia aerodinámica y la masa del vehículo, así como consideraciones prácticas. Por ejemplo, un dosel horizontal libre proporciona 2-3 veces la superficie de un vehículo con celdas integradas, pero ofrece una mejor refrigeración de las celdas y sombreado de los pasajeros. También se están desarrollando paneles solares delgados y flexibles.
Los paneles solares en los automóviles solares se montan y encapsulan de manera muy diferente a los paneles solares estacionarios. Los paneles solares en los automóviles solares generalmente se montan con cinta adhesiva de doble cara de grado industrial directamente en la carrocería del automóvil. Las matrices se encapsulan utilizando capas delgadas de Tedlar.
Algunos coches solares utilizan células solares de arseniuro de galio, con eficiencias de alrededor del treinta por ciento. Otros coches solares utilizan células solares de silicio, con eficiencias de alrededor del veinte por ciento. [ cita requerida ]
Pilas
El paquete de baterías en un automóvil solar típico es suficiente para permitirle recorrer 250 millas (400 km) sin sol y permitir que el automóvil viaje continuamente a velocidades de 60 mph (97 km / h).
Motores
Los motores que se utilizan en los automóviles solares suelen generar alrededor de 2 o 3 caballos de fuerza, [5] sin embargo, los automóviles solares ligeros experimentales pueden alcanzar la misma velocidad que un automóvil familiar típico (100 mph (160 km / h)). [6]
Telemetría
Para que el automóvil funcione sin problemas, el conductor debe controlar varios indicadores para detectar posibles problemas. Los automóviles sin medidores casi siempre cuentan con telemetría inalámbrica , lo que permite al equipo del conductor monitorear el consumo de energía del automóvil, la captura de energía solar y otros parámetros, lo que libera al conductor para que se concentre en la conducción.
Razas
Dos carreras de autos solares son el World Solar Challenge y el American Solar Challenge , competencias de estilo rally por tierra en las que participan una variedad de equipos universitarios y corporativos.
El World Solar Challenge cuenta con un campo de competidores de todo el mundo que compiten para cruzar el continente australiano , en una distancia de 3.000 kilómetros (1.900 millas). Las velocidades de los vehículos han aumentado constantemente. Entonces, por ejemplo, las altas velocidades de los participantes de la carrera de 2005 llevaron a que se cambiaran las reglas para los autos solares a partir de la carrera de 2007 y también de 2014.
El American Solar Challenge , anteriormente conocido como 'North American Solar Challenge' y 'Sunrayce USA', presenta en su mayoría equipos universitarios que compiten en intervalos cronometrados en los Estados Unidos y Canadá. Esta carrera también cambió las reglas de la carrera más reciente debido a que los equipos alcanzaron los límites de velocidad regulados. El American Solar Challenge más reciente se llevó a cabo del 6 al 22 de julio de 2018 desde Omaha, Nebraska hasta Bend, Oregon. [7] El Dell-Winston School Solar Car Challenge es una carrera anual de autos con energía solar para estudiantes de secundaria. El evento atrae a equipos de todo el mundo, pero principalmente de escuelas secundarias estadounidenses. La carrera se celebró por primera vez en 1995. Cada evento es el producto final de un ciclo educativo de dos años lanzado por el Winston Solar Car Team. En los años impares, la carrera es un autódromo que comienza en Dell Diamond en Round Rock, Texas; el final del curso varía de un año a otro. En los años pares, la carrera es una carrera de pista alrededor del Texas Motor Speedway. Dell patrocina el evento desde 2002.
El South African Solar Challenge es una carrera bianual de dos semanas de autos que funcionan con energía solar a lo largo y ancho de Sudáfrica. Los equipos tendrán que construir sus propios autos, diseñar sus propios sistemas de ingeniería y correr esas mismas máquinas a través del terreno más exigente que jamás hayan visto los autos solares. La carrera de 2008 demostró que este evento puede atraer el interés del público y que cuenta con el respaldo internacional necesario de la FIA. A finales de septiembre, todos los participantes despegarán de Pretoria y se dirigirán a Ciudad del Cabo por la N1, luego conducirán a lo largo de la costa hasta Durban, antes de subir la escarpa en su camino de regreso a la línea de meta en Pretoria 10 días después. En 2008, el evento fue respaldado por la Federación Internacional de Solarcar (ISF), Fédération Internationale de l'Automobile (FIA), World Wildlife Fund (WWF), lo que la convirtió en la primera Carrera Solar en recibir el respaldo de estas 3 organizaciones.
Hay otras carreras de distancia, como Suzuka , Phaethon , WGC (WSR / JISFC / WSBR) y el World Solar Rally en Taiwán . Suzuka y WGC es una carrera de pista anual en Japón y Phaethon fue parte de la Olimpiada Cultural en Grecia justo antes de los Juegos Olímpicos de 2004 .
Récord de velocidad
Los récords mundiales Guinness reconocen un récord de velocidad en tierra para vehículos impulsados solo por paneles solares. Este récord lo tiene actualmente el Sky Ace TIGA de la Universidad de Ashiya . [8] El récord de 91,332 km / h (56,75 mph) se estableció el 20 de agosto de 2014 en el aeropuerto de Shimojishima , en Miyakojima , Okinawa , Japón . El récord anterior lo tenía la Universidad de Nueva Gales del Sur con el automóvil Sunswift IV . Se quitó la batería de 25 kilogramos (55 libras) para que el vehículo funcionara solo con sus paneles solares. [9] El récord de 88,8 km / h (55,2 mph) se estableció el 7 de enero de 2011 en la base aérea naval HMAS Albatross en Nowra , rompiendo el récord que ostentaba anteriormente el automóvil de General Motors Sunraycer de 78,3 kilómetros por hora (48,7 mph). . El récord se lleva a cabo en un tramo de 500 metros (1.600 pies) de vuelo, y es el promedio de dos carreras en direcciones opuestas.
Automóviles para uso público
El primer automóvil familiar solar se construyó en 2013. [10] Investigadores de la Universidad Case Western Reserve también han desarrollado un mejor automóvil solar que se puede recargar más rápidamente, debido a los mejores materiales utilizados en los paneles solares. [11]
El fabricante chino de paneles solares Hanergy planea construir y vender automóviles solares equipados con baterías de iones de litio a los consumidores en China. [12] [13] Hanergy dice que de cinco a seis horas de luz solar deberían permitir que las células solares de película delgada de los automóviles generen entre 8 y 10 kWh de energía al día, permitiendo que el automóvil viaje unos 80 km (50 millas) en energía solar sola. [14] El alcance máximo es de unos 350 km (217 mi).
En junio de 2019 se anunció el Lightyear One solar-eléctrico . Diseñado por antiguos ingenieros de Tesla y Ferrari , el capó y el techo del automóvil están compuestos por paneles solares. El vehículo también se carga con energía eléctrica regular, así como con estaciones de carga rápida, y se espera que entre en producción limitada en 2021, con un costo de alrededor de 135 mil dólares. [15]
En agosto de 2019, Aptera Motors anunció una campaña de financiación para un vehículo eléctrico "Never Charge" muy eficiente que funciona con energía solar, el Aptera , con un alcance de hasta 1000 millas. [16] [17] Esa campaña de financiación tuvo éxito y se mostró el prototipo Aptera y el vehículo eléctrico se lanzó el 4 de diciembre de 2020, con la entrega al cliente prevista para fines de 2021. [18] [19]
En julio de 2020, el fabricante de automóviles alemán Audi firmó un memorando de entendimiento con una start-up israelí Apollo-Power para el plan de desarrollo para incorporar los paneles flexibles ligeros patentados de la compañía en las piezas de automóvil. La agenda de Apollo-Power es convertir todos los automóviles del mundo en solares.
Ver también
- Lista de equipos de coches solares
- Lista de prototipos de automóviles propulsados por energía solar
- Barco electrico
- Kit de coche
- El triunfador silencioso
- Lista de triciclos motorizados
Referencias
- ^ "Pimentel, D." Energía renovable: problemas económicos y ambientales " " . Archivado desde el original el 24 de septiembre de 2020 . Consultado el 28 de enero de 2011 .
- ^ [h / first-solar-car.htm "Historia del coche solar"] Comprobar
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valor ( ayuda ) . Automo Story 386N. Arrowhead Avenue San Bernardino, CA 92415 . Consultado el 22 de febrero de 2018 . - ^ Lynch, J., Energía de la luz solar: energía fotovoltaica
- ^ La vanguardia, Tamai, Goro, Robert Bentley, Inc., 1999, p. 137
- ^ "¿Por qué no un práctico coche con energía solar?" . Welweb.org . Consultado el 11 de diciembre de 2017 .
- ^ El coche solar más rápido de la gira
- ^ "American Solar Challenge 2018" . 23 de octubre de 2017.
- ^ "Vehículo solar más rápido" . Records Mundiales Guinness. 2014-08-20 . Consultado el 11 de diciembre de 2017 .
- ^ El coche solar más rápido del mundo rompió el récord mundial Guinness
- ^ "El equipo de estudiantes presenta el primer automóvil familiar con energía solar del mundo" . Tue.nl . Consultado el 11 de diciembre de 2017 .
- ^ "Pequeñas células solares pronto podrían cargar vehículos eléctricos mientras están en la carretera" . Gizmag.com. 2015-08-29 . Consultado el 11 de diciembre de 2017 .
- ^ "Hanergy presenta automóviles con energía solar para expandir el uso de la tecnología" . Bloomberg. 2016-07-02 . Consultado el 11 de diciembre de 2017 .
- ^ Tycho De Feijter. "Hanergy lanza coches con energía solar en China" . Forbes.com . Consultado el 11 de diciembre de 2017 .
- ^ "Hanergy presenta" EV "de carga cero alimentados por energía solar . RenewEconomy. 2016-07-04 . Consultado el 11 de diciembre de 2017 .
- ^ "El Lightyear One es un vehículo eléctrico solar de largo alcance" . 26 de junio de 2019.
- ^ Voelcker, John (28 de agosto de 2019). "Exclusivo: Aptera de 3 ruedas reinicia como coche eléctrico más eficiente del mundo" . Espectro IEEE . IEEE . Consultado el 20 de enero de 2020 .
- ^ "Aptera Motors Corp. | Vehículos eléctricos" . Aptera . Aptera Motors Corp . Consultado el 4 de enero de 2020 .
- ^ Hardwick, Sarah (4 de diciembre de 2020). "Aptera revela el primer vehículo solar nunca cargado" . Aptera_Motors . Consultado el 6 de diciembre de 2020 .
- ^ Anthony, Chris (4 de diciembre de 2020). "Aptera - Haga una pregunta" . wefunder.com . Consultado el 6 de diciembre de 2020 .
enlaces externos
- https://scientificgems.wordpress.com/solar-racing/american-solar-challenge-2018/