克東

人活著要吃飯，汽車跑著要用油。油價漲漲跌跌，人們的小心臟也隨著起起伏伏。車買的起，開不起，人們喊著卻又離不開它。

汽車用的汽油和柴油都是從石油中提煉出來的。但是，石油這種礦物燃料是不可再生的，用一點就少一點，總有用完的時候。預計，2075年，目前已探明的石油儲量將被采完。人不能沒有飯吃，汽車不能沒有油用，能源隨即成為一個挑戰(zhàn)，開發(fā)新能源迫在眉睫。漸漸的太陽能汽車開始出現(xiàn)，太陽能汽車是一種靠太陽能來驅動的汽車。相比傳統(tǒng)熱機驅動的汽車，太陽能汽車是真正的零排放。太陽能汽車使用太陽能電池把光能轉化成電能，電能在儲電池中儲存?zhèn)溆?，用來推動汽車的電動機。由于太陽能汽車不用燃燒化石燃料，所以不會放出有害物。據(jù)估計，如果太陽能汽車取代燃油汽車，每輛汽車的二氧化碳排放量可減少43%—54%。正因為它環(huán)保的特點，太陽能汽車被很多國家所提倡，太陽能汽車產業(yè)開始日益蓬勃。

太陽能汽車的發(fā)展

太陽能汽車歷史早在1978年，世界上第一輛太陽能汽車便在英國研制成功，時速達到13公里。

1982年墨西哥研制成的太陽能汽車的外形就像一輛三輪摩托車，在車頂上架有一個裝太陽能電池的大棚。在陽光照射下，太陽能電池供給汽車電能，使汽車的速度達到每小時40公里，由于這輛汽車每天所獲得的電能只能行駛40分鐘，所以它不適于遠距離行駛。

1984年9月，我國首次研制的“太陽號”太陽能汽車試驗成功，并開進了北京中南海的勤政殿，向中央領導匯報。太陽號由湖北省金屬學會新技術開發(fā)公司的黃繩溥等六位中青年科技人員研制成功。太陽能汽車車頂上安裝了2808塊單晶硅片，組成10m2的硅板，裝有三個車輪，自重159kg，操縱靈活，轉向和變速方便，車速20km/h，遇陰雨或晚上，靠兩個高效蓄電池供電，可連續(xù)行駛100km。這表明了我國在研制新型汽車方面已達到世界先進水平。

1996年，清華大學參照日本能登競賽規(guī)范，研制了“追日”號太陽能汽車。重800kg，最高車速達80 km/h。

1999年5月巴西圣保羅大學的科研人員設計出一款新型太陽能汽車，最高時速超過100km。

2001年全國高校首輛可載人的太陽能電動車“思源號”在上海交通大學誕生。無需任何助動燃料，只要在陽光下曬三四個小時，便能輕松跑上10多公里?！八荚刺枴钡耐庑托∏傻燥@粗糙，有點像公園里的卡丁車，但駕駛座十分寬敞，可以容納兩個中等身材的成年人，馬力相當于一輛大功率摩托車，最高時速50公里 。不過，“思源號”也有些缺點，比如蓄電池容量偏小、續(xù)航能力有限、敞開式車體設計使迎風阻力較大，因此無法成為真正的代步車。

2003年澳大利亞太陽能汽車比賽上，由荷蘭制造的“Nuna II”太陽能汽車取得了冠軍，它以30小時54分鐘的時間跑完了3010公里的路程，創(chuàng)造了太陽能汽車最高時速170公里的新世界紀錄。

現(xiàn)在世界上很多國家都在研制太陽能汽車，并進行交流和比賽。1987年11月，澳大利亞曾舉行了一次世界太陽能汽車拉力大賽。有七個國家的25輛太陽能汽車參加了比賽。賽程全長3200公里，幾乎縱貫整個澳大利亞國土。在大賽中，美國“圣雷易莎”號太陽能賽車以44小時54分的成績跑完全程，奪得了冠軍?！笆ダ滓咨碧柼柲苜愜?，使用的雖然是普通的硅太陽能電池，但設計獨特新穎，采用飛機般的外形，可以利用行駛時機翼產生的升力來抵消車身的重量，電機由超導磁性材料制成，這使得它在大賽中創(chuàng)造了時速100公里的最高紀錄。

太陽能汽車的優(yōu)勢

如果讓太陽能汽車和燃油汽車進行一場“比試”。結果會如何？實用型太陽能汽車的行駛速度遠低于燃油汽車。除此之外呢？太陽能汽車耗能少，只需采用太陽電池組件便可行駛。燃油汽車在能量轉換過程中要遵守卡諾循環(huán)的規(guī)律做功，熱效率較低，只有1/3左右的能量用于推動車輛前進，其余2/3的能量損失在發(fā)動機和驅動鏈上；而太陽能汽車的熱量轉換不受卡諾循環(huán)規(guī)律限制，90%的能量可以用于推動車輛行駛。

其次，易于駕駛。無需電子點火，只需踩踏加速踏板便可啟動，利用控制器使車速變化。不需換擋、踩離合器，簡化了駕駛的復雜性，避免了因操作失誤而造成的事故隱患，特別適合婦女和老年人駕駛。另外，太陽能汽車采用創(chuàng)新前橋和轉向系統(tǒng)，前后獨立懸掛，四輪鼓式制動從時速30公里到突然剎車，剎車線不超過7.3米。

太陽能汽車結構簡單，除了定期更換蓄電池外，基本不需日常保養(yǎng)，省去了傳統(tǒng)汽車必須經常更換機油，添加冷卻水等定期保養(yǎng)的麻煩事兒。小巧的車身，轉向靈活方便，可以輕而易舉的將車泊入非常擁擠的停車場。

等候交通信號燈，燃油汽車需要不斷地停車和啟動，大量的能源被耗費掉，空氣污染日益加重。使用太陽能汽車，減速停車時，電動機不需要空轉，大幅提高了能源使用效率，減少了空氣污染。

太陽能汽車沒有內燃機、離合器、變速箱、傳動軸、散熱器、排氣管等零部件，結構簡單，降低了制造的難度。

太陽能汽車工作原理

金焰四射的太陽，其表面是一片烈焰翻騰的火海，溫度為6000K左右。在太陽內部，溫度高達兩千萬度以上。太陽一刻不停歇地發(fā)出大量的光和熱，為人類送來光明和溫暖，它也成了取之不盡、用之不竭的能源聚寶盆。

將太陽的光能變成電能，是利用太陽能的一個重要途徑。人們早在20世紀50年代就制成了第一個光電池。將光電池裝在汽車上，用它將太陽的光能不斷地變成電能，使汽車開動起來。

太陽能汽車上裝有密密麻麻像蜂窩一樣的裝置，就是太陽能電池板。人造衛(wèi)星上的鐵翅膀其實也是一種供衛(wèi)星用電的太陽能電池板。太陽能電池依據(jù)所用半導體材料的不同，通常分為硅電池、硫化鎘電池、砷化鎵電池等，其中最常用的是硅太陽能電池。

硅太陽能電池有圓形的、半圓形的和長方形等。在電池上有像紙一樣薄的小硅片，在硅片的一面均勻地摻進一些硼，另一面摻入一些磷，并在硅片的兩面裝上電極，就能將光能變成電能了。

通常，太陽能電池使用方便、經久耐用，干凈，不污染環(huán)境，是較為理想的一種電源。只是光電轉換的比率小了一些，現(xiàn)在一般的太陽能電池的光電轉換率為10%—15% ，國外一些高科技能源公司將光電轉換率提升到45%左右，但成本較高。這些都為太陽能電池在汽車上的應用開辟了廣闊的前景。

太陽能汽車不僅節(jié)省能源，消除燃料廢氣的污染，而且噪音很小。因此，太陽能汽車引起人們極大的興趣。到目前為止，太陽能在汽車上的應用技術主要有兩個方面，一是作為驅動力；二是作為汽車輔助設備的能源。

太陽能完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃油作為汽車的驅動力，是幾代汽車工作者的夢想。1982年澳大利亞人漢斯和帕金用玻璃纖維和鋁制成了一部“靜靜的完成者”太陽能汽車。車頂部裝有能吸收太陽能的裝置，給兩個電池充電，電池再給發(fā)動機提供電力。12月19曰，兩人駕駛著這輛車，從澳大利亞西海岸的珀思出發(fā)，橫穿澳大利亞大陸，于1983年1月7曰到達東海岸的悉尼，實現(xiàn)了一次偉大的創(chuàng)舉。這種太陽能汽車與傳統(tǒng)的汽車不論在外觀上還是運行原理上都有很大的不同，太陽能汽車已經沒有發(fā)動機、底盤、驅動、變速箱等構件，而是由電池板、儲電器和電機組成。利用貼在車體外表的太陽電池板，將太陽能直接轉換成電能，再通過電能的消耗，驅動車輛行駛，車的行駛快慢只要控制輸入電機的電流就可以解決。目前此類太陽能汽車的車速最高能達到100km/h以上，而無太陽光最大續(xù)行能力也在100km左右。

還有一種概念上的太陽能汽車，這種汽車在車體上沒有安裝光伏電池板，而只是配置蓄電池，而電能全部來自專門的太陽能發(fā)電裝置。優(yōu)點是外觀與現(xiàn)有車輛類似，沒有“另類”的感覺，缺點是要經常到太陽能電站充電，當然續(xù)行能力也受到了限制。

太陽能汽車的設計制造

太陽能汽車最具魅力的部分就是車身，光滑而又具有異域風情的外觀是吸引眼球的部分，太陽能汽車是由若干主體部件組成的。沒有統(tǒng)一標準的束縛，每一輛太陽能汽車都可以突顯出自己的特色，除了車子長度的這一強制性限制外，就是要讓太陽能汽車受到的阻力達到最小值，太陽能汽車與陽光的接觸比達到最大值，重量要盡量小，安全系數(shù)盡量達到最大。一輛好的太陽能汽車外形能夠節(jié)省幾百瓦的能量，這是制造一輛好的太陽能汽車所必須的。

高效的底盤可以使太陽能汽車的強度和安全度達到最佳，并且重量最小。因為每一公斤的重量都需要足夠大的能量支持其在路面上移動，而這個關鍵的部位就是汽車的底盤。底盤結構組合恰當，可以很好的保護駕駛員。

復合材料廣泛被太陽能汽車采用，這種合成材料由像三明治夾層一樣結構材料構成。碳纖維、KEVLAR和玻璃纖維是一種普通的合成建筑材料。蜂窩狀和泡沫塑料是常用的合成填充材料，它們用環(huán)氧基樹脂保護起來，組合在具有KEVLAR和碳纖維的材料里，不僅能滿足人們對材料強度的需求，而且非常輕質。

太陽能汽車走進家庭

近日，荷蘭埃因霍溫科技大學的研究團隊向公眾展示了全球首款太陽能家用汽車“斯特拉”。它，高效的太陽能電池和輕質的車身設計，全車總重380千克。它，擁有真正的駕駛室和后排座椅，能容納一家四口。原型車的配件因為完全是手工制造的，價格不低，但批量生產后，價格必會下降。這輛車頂?shù)奶柲茈姵匦枰s2.5萬元人民幣，相信正式量產后它的價格可以被大部分人接受。

“斯特拉”的頂部裝有大型的太陽能板，陰天時，它也可以借助車身頂端的太陽能電池板儲存能量，最遠可以行駛約402公里。滿電時，在晴天，它最多可以行駛約672公里。從人們的使用習慣來看，汽車有90%的時間是停放在家或辦公室外面的，使用時間僅占10%。因此，太陽能汽車所積蓄的能量要高于它行駛所需要的能量。

綜上所述，太陽能汽車在制造過程中并不復雜，如果有相關的企業(yè)和單位投入更高的熱情，并對未來充滿信心，誰占領這片先機市場，誰就是這個市場的領頭羊，它帶來的是一個產業(yè)，形成的是未來的王國。