Электровеломобиль с солнечными панелями Вольта Гелиос. Часть 2

Продолжение. Начало статьи, пожалуйста, читайте здесь.

Для  превращения веломобиля в электровеломобиль, предстояло выбрать компоненты и определиться с их размещением. Трёхколёсные транспортные средства, да ещё с солнечными панелями  вместо крыши, в движении -  менее устойчивые, чем  4-х колёсные. Поэтому,  большая скорость нам пока не требуется. К тому же,  при увеличении скорости,  возрастает расход энергии, и  компактные солнечные панели,  просто не смогут вырабатывать  требуемое количество энергии на протяжении длительной поездки.

Исходя из этих соображений, в качестве привода мы  решили использовать редукторное мотор колесо мощностью 350 ватт,  на ведущей  задней оси. Редукторные мотор колеса Volta bikes – лёгкие,  компактные и надёжные; обладают хорошим крутящим моментом. Но, - заднее колесо у базового веломобиля, имеет диаметр - всего 20 дюймов.  Максимальная скорость с редукторным мотор колесом 36v350w,  в ободе такого размера, - меньше 25 км/час.

Скорость решили увеличить, заменив колесо диаметром 20 дюймов на 26-и дюймовое. Оно встало на  место, как нельзя лучше. Теперь максимальная скорость электровеломобиляс редукторным мотор колесом 36v/350w, может достигать 30 км/час и даже немного больше.

Солнечные панели решили установить в виде плоской крыши,  на такой высоте от уровня земли, - чтобы на сиденье под ними,  комфортно  поместился водитель. Размер панелей определяли, учитывая два фактора:

- требуемую суммарную мощность, которая зависит от площади панелей;

- наружные размеры,  должны обеспечивать подобие крыши, но для сохранения устойчивости, не  должны существенно выступать за наружные габариты веломобиля. 

В  итоге,  заказали на заводе  двесолнечные панели,  размером 100см х 90 см, суммарной максимальной мощностью 260 ватт. Установленные одна за другой, две солнечные панели имеют общий размер 200 см х 90 см. Это немного больше наружных габаритов веломобиля. Получившаяся крыша,  - частично защищает водителя от солнца. Кроме того, по всем четырём сторонам крыши из солнечных панелей, можно закрепить  прозрачные пластиковые шторки – в виде рулончиков, и разворачивать их в случае дождя. Конечно, эта конструкция будет защищать от дождя,  только при отсутствии сильного ветра. Но,  в общем-то,  ездить на прототипе электровеломобиляв дождь, мы не собираемся.

Солнечные панели, для уменьшения веса,   сделаны на основе самого тонкого пластика и самого тонкого алюминиевого профиля, шириной 18 мм. Алюминиевая  рамка по 4-м  сторонам, а также то, что панелей – две и их площадь относительно небольшая, делает конструкцию лёгкой и прочной.  Кроме того, две солнечные панели небольшого размера, легче устанавливать, перевозить и хранить.

Как известно, солнечные панели бывают двух основных типов: поликристаллические и монокристаллические. Поликристаллические – более дешёвые и немного уменьшают расходы на создание фотоэлектрической электростанции. Монокристаллические солнечные панели – имеют более высокий КПД, то есть производят больше электроэнергии на единицу площади. На крыше дома, места под солнечную электростанцию, обычно  достаточно, и там выгоднее использовать поликристаллические панели. Ну, а на транспорте, нужны  солнечные батареи с более высоким КПД – то есть монокристаллические. Пожалуйста, читайте статью о преимуществах монокристаллических солнечных панелей. Кстати, у нас есть возможность заказа гибких солнечных панелей различных размеров. Их преимущество – самый малый вес на единицу площади, но самое главное, это возможность выгнуть их по форме крыши, или кузова. Один  из примеров использования гибких солнечных панелей на электромобилях, можно видеть на электромобиле «Аптера».       

В настоящий момент, для некоторых моделей электромобилей и даже автомобилей, производители, предлагают установку гибких солнечных панелей на крышу, в качестве опции.   Но,  для ходового прототипа электровеломобиля «Вольта Гелиос», мы пока обошлись двумя стандартными плоскими солнечными панелями монокристаллического типа, с максимальным КПД примерно 18.5%. Вес одной панели – примерно 7.5 кг. Розничная цена качественных монокристаллических панелей в нашей компании, ТМ Volta bikes, составляет в эквиваленте - 1 доллар за 1 ватт вырабатываемой мощности. Соответственно, солнечные батареи максимальной мощностью 260 ватт, обошлись  в 260 долларов.

Для того, чтобы панели работали максимально эффективно, нужна:

- солнечная погода;

- ориентация панелей перпендикулярно солнечным лучам.

Но, к сожалению, повлиять на погоду мы не в состоянии, также как и ориентировать солнечные панели на солнце - в движении.

Первая причина, почему солнечные панели сложно расположить на движущемся транспорте под оптимальным углом,  перпендикулярно солнечным лучам – это парусность. Лёгкийэлектровеломобиль с солнечными батареями, установленными не горизонтально, а под любым другим углом,  относительно поверхности земли,-  рискует перевернуться при первом же сильном порыве ветра. Последствия переворачивания,  на дороге с автомобильным движением, могут быть очень печальными.

Тем не менее,расположенные под углом солнечные панели,  на лёгком электротранспорте, даже на  – электровелосипедах,  применяются довольно часто. В качестве примера можно привести электровелосипед бельгийца Raf Van Hulle (на фото слева), который в рамках велопробегаSuntrip 2013, побывал в Одессе.

Вторая причина – это сложность ориентирования панелей на Солнце во время движения электровеломобиля. Ориентация транспорта относительно Солнца, при движении по дороге,   даже в одном направлении, – всё время меняется в широких пределах, потому что дороги очень редко бывают прямолинейными. Они то петляют между холмов, то совершают довольно крутые повороты.Конечно, существуют специальные трекеры, которые отслеживают положение солнечных панелей, относительно Солнца и с помощью сервопривода поворачивают панель, пока она не займёт положение строго перпендикулярно солнечным лучам.

Но их использование на лёгком транспорте, практически невозможно: каждая солнечная панель, для обеспечения поворотов и наклонов, должна крепиться на одной центральной стойке, возвышающейся над поверхностью, на которой она установлена.                                                                 

 Наиболее перспективными разработками по концентрации солнечных лучей на поверхности солнечных панелей, на наш взгляд, являются технологии с наложением линз Френеля на поверхность солнечной батареи. К сожалению, нам пока ничего неизвестно о серийном производстве таких панелей.

Что ещё можно сделать для увеличения выработки электроэнергии с помощью солнечных панелей, устанавливаемых на транспорте, без сложных, а зачастую и опасных в движении систем ориентирования на Солнце? – Конечно же, увеличить их площадь. 

Если посмотреть на «солнцемобили», участвующие в различных гонках, то можно заметить схожесть их дизайнов: огромные плоские поверхности, покрытые десятками квадратных метров солнечных панелей. Часто, электромобиль с солнечными панелями, буксирует за собой ещё и прицеп с солнечными панелями. Если бы нашей целью было создание транспорта для дальнего путешествия, да ещё  в местах, где отсутствуют электрические сети, то очевидно, мы бы тоже использовали прицеп с солнечными панелями.

Но для нашего прототипа, мы остановились на схеме, с тремя вариантами движения:

- с помощью мотор колеса, снабжаемого электроэнергией от солнечных панелей

- с помощью мотор колеса, снабжаемого энергией от литиевого аккумулятора

- с помощью педального привода.

Комбинируя все три способа передвижения, особенно при наличии по маршруту движения хоть одной электрической розетки на протяжении дня, (а ещё лучше ночи, если  предполагается ночлег),  можно реально проезжать до 250-300 км за световой день, немного помогая мотор колесу педалями.

Продолжение статьи, пожалуйста, читайте завтра.

 

Allyur, ТМ Volta bikes