Почему солнечные батареи на электромобилях — пустая затея(на данный момент)
Несколько производителей уже решили оснастить свои электромобили солнечными панелями, правда сейчас их перспективы туманны. И поначалу, кажется, это имеет смысл. Пока электромобиль стоит на холостом ходу, Вы получаете дополнительный запас хода бесплатно. Кроме того, это чистая возобновляемая энергия, которая не вредит окружающей среде. И дополнительное удобство, заключающееся в более редком использовании зарядного устройства — что же здесь может быть не так? На самом деле много всего, о чём ниже и расскажем.
Важные замечания по работе солнечных батарей
Не будем размещать здесь большое количеством технических деталей, с помощью желания и интернета, каждый может углубиться в вопрос самостоятельно. Однако нужно сделать пару важных замечаний о практической стороне установки солнечной панели на крыше. Панели имеют номинальную выходную мощность, часто обозначаемую не в системе Си, а в единицах ватт-пик (Wp). Она обозначает, какой выход будет генерировать панель, если она полностью подвергается воздействию солнца при оптимальной температуре.
Тем не менее, вы, как правило, получаете частичную выходную можность даже при ярком солнце, так как на это ещё влияет температура. Каждая солнечная панель имеет температурный коэффициент (в диапазоне 0,2%-0,5%), указывающий ожидаемую потерю мощности на каждый градус свыше 25°C. Учитывая, что панель, подвергающаяся воздействию прямого летнего солнца, может нагреваться до 65°C, это приводит к потери мощности на 8-20%. При снижении температуры выходная мощность панелей увеличивается.
Еще один фактор, который следует учитывать, заключается в том, что панели теряют мощность в тени — элементы в солнечной панели обычно соединяются последовательно. Таким образом, даже если затенена только половина элемента 36-ячеечной панели (то есть чуть менее 1,5% общей рабочей площади), выход всей панели упадет вдвое. Элемент в тени ограничит другие до своего уровня мощности, и на выходе не получается обещанный результат. Тень падающая на целый ряд элементов, чаще всего будет сводить выходную мощность практически до нуля.
Ситуация становиться хуже – если все панели подключены к одному и тому же инвертору. Это делается в случае, если автопроизводитель хочет держать под контролем стоимость и сложность проводки. Тогда неэффективность одного элемента снижает производительность всего массива солнечных панелей.
И это серьезные проблемы, специалисты устанавливающие системы солнечных панелей на крышах, тратят много времени на планирование и проектировку, чтобы избежать их. Панели устанавливаются в разных местах и под углами, чтобы минимизировать попадание тени. Однако когда панель установлена на электромобиле, уже нет таких возможностей. Зданиями, более высокие автомобили, деревья и прочее, становиться потенциальной тенью. Это означает, что подавляющее большинство установленных панелей будут давать почти нулевое электричество большую часть времени.
И всё же, давайте рассмотрим основные моменты.
Это что угодно, только не бесплатно
Простая солнечная крыша, предлагаемая Hyundai для некоторых своих моделей и Toyota для Prius, будет стоить более 100 тыс. рублей, а иногда даже более 150 тыс. рублей. Может быть установлена в качестве дополнительной опции в зависимости от дилера и рынка. Они будут иметь номинальную мощность 204 Вт на Hyundai и 60 Вт на последнем Prius. Последний вариант настолько маломощный, что даже не предназначен для зарядки аккумулятора, а просто питает некоторые системы гибрида, когда это возможно.
Ребята из Global Solar Atlas составили отличную карту, на которой указана ожидаемая годовая(есть также дневная) производительность солнечной панели в зависимости от ее местоположения. В Москве получается около 1250 Втч за 1 Вт установленных солнечных панелей, если вы расположите их под оптимальным углом 38°. Если положить их горизонтально, как если бы их установили на крыше электромобиля, то энергопотребление снизится до 1000 Втч. В Лондоне это число составляет 820 Втч. И эти цифры не учитывают потери при затенении.
Таким образом, в идеальных условиях солнечная крыша Hyundai будет производить 255 кВтч в год. В Лондоне вы получите 164 кВтч. Это не считая дополнительной мощности, необходимой для охлаждения салона, поскольку очевидно, что парковать транспорт придется на самом солнцепеке.
Как итог, может потребоваться от 10 до 20 лет просто для того, чтобы окупить покупку. И это без учёта всех других факторов, которые снизят производительность.
Без учета снижения эффективности между выходом панели и зарядным устройством, деградации панели или случаев, когда зарядка невозможна из-за того, что батарея уже заряжена. Хотя, говорят последние два пункта, влияют на один процентный пункт. И всё же, неудивительно, что Hyundai почти везде прекратила выпуск этой опции.
Возьмем другой пример: у Lightyear 0 больше панелей, и даже если компания никогда не раскрывала их производительность, цифры, которыми она поделилась, позволяют сделать расчёты. Lightyear оценивает дополнительный запас хода в 11 000 км на юге Испании, исходя из 625-километрового диапазона WLTP и батареи мощностью 60 кВтч.
Получается, компания рассчитывает, что за год получиться 1056 кВт мощности. Конечно это в том случае, если Вы всегда выбираете середину автостоянки вдали от любых намеков на тень. И в деньгах около 15000 рублей экономии за год(взята стоимость киловатта в Москве по 16 рублей на коммерческих станциях). Переезжайте в Лондон, и экономия сократится до 10 000 рублей. Нормально, учитывая, что сам автомобиль без заднего стекла за 250 000 евро?
Lightyear говорили, что модель 2 будет намного дешевле, в то время как Sonos даже тестировали производство своего солнечного автомобиля за 40 000 евро. Компании уже продемонстрировали, что обещания — это одно, а поставка действительно достойного автомобиля на дороги — совершенно другое. Так что, хотя я открыт для того, чтобы оказаться неправым, сомневаюсь, что это произойдет в ближайшем десятилетии.
Это не экологично
Конечно, это стоит дороже, чем дополнительная батарея например. Однако солнечные панели вырабатывает чистейшую энергию из возможных, что помогает окружающей среде, верно? К сожалению, опять все не так просто.
Внедрение солнечной генерации ускоряется беспрецедентными темпами, и самым ограничивающим фактором на самом деле является предложения — производство просто не поспевает за спросом. А на рынке с ограниченным предложением имеет смысл оставить производственные мощности для солнечных ферм, где панели будут размещены таким образом, чтобы максимизировать их производительность. Вместо того, чтобы тратить производственные мощности автомобили, где они будут генерировать меньше энергии за весь цикл эксплуатации.
Стоит также учесть, чем меньше установка, тем выше накладные расходы. В конечном итоге появляется вред для экологии в процессе производства, который не покрывается количеством генерируемой энергии за весь «жизненый» цикл солнечных панелей.
Удобство под вопросом
Теперь давайте обсудим удобство. Очевидно оно является сугубо личным делом, но солнечные панели сильно ограничивают варианты. Во-первых, эстетика солнечных панелей не так хороша, как обычная крыша большинства современных автомобилей. Конечно мы не очень часто смотрим на крышу машины, однако это тоже стоит понимать.
Как насчет парковки? Согласитесь достаточно регулярное событие. Придется продумать где будет парковаться автомобиль, особенно если есть желание получить максимум от установленных солнечных панелей.
Также нужно будет тщательно мыть машину, так как пыль и грязь серьезно повлияют на эффективность панелей. И ещё внимательнее придется следить за транспортом зимой. Говоря о зимних условиях, следует отметить, что солнечные панели будет генерировать только треть от того, что получается летом. Таким образом, зимой даже в идеальных условиях Ioniq 5 будет дополнительно получать примерно 1,5 километра в день.
Нравится наличие люка на крыше? Извините, это не сочетается с солнечной панелью. Рейлинги тоже не подойдут, и, очевидно, никаких багажников на крыше.
Затронем ещё вопрос ремонтопригодности. Допустим перекраска автомобиля — обычно является рутинной операцией, которую могут сделать официальные и сторонние мастерские. Замена солнечной панели, которая изначально более хрупкая, — куда более сложная процедура. А если вспомнить про ограниченность предложений, это может сделать поиск деталей невыполнимой задачей.
Не говоря уже о том, что на Lightyear 2 придется жить без заднего стекла, а у Sonos Sion оно резко уменьшено. Если хоть один из них когда-нибудь появится на рынке, конечно.
Что делать вместо
Лучше построить небольшую установку для своего дома по цене солнечной крыши Hyundai. Она будет генерировать гораздо больше чистой электроэнергии, не говоря уже о том, что ее будет проще обслуживать и она прослужит намного дольше. И если решительное желание установить солнечную панель в свой автомобиль не пропало, конечно это можно сделать.
И всё же лучше потратить эти же средства на что-нибудь другое. Наверное самое эффективное решение(но не самое бюджетное) это установка дополнительной батареи. Модернизация домашней зарядной станции может повысить скорость зарядки. Или можно повысить эффективность электромобиля, купив новый комплект шин или вообще другие колеса.
Однажды, когда технологии солнечных панели продвинуться ещё дальше. Предложение сравняется со спросом, и мы, возможно, сможем пересмотреть свое решение. Но это через десятилетия.
Почти способен синтезировать обратный захват серотонина.
