الطاقة الشمسية في السيارات أصبحت اتجاهًا واقعيًا مع ظهور عدد من السيارات المنتجة لتعمل بتقنيات الطاقة الشمسية، وذلك لأنه مع تزايد مشكلة انبعاثات الكربون، أصبحت الحاجة إلى وسائل بديلة للوقود أحد الاهتمامات الأساسية لمعظم الباحثين في جميع أنحاء العالم.
الطاقة النظيفة البديلة، والتي تعد أحد أهم جوانب المستقبل القادم، يتم تجريبها واختبارها باعتبارها أحد أنواع الوقود الأساسية للمركبات، ولذلك يمكن للسيارة الشمسية أن تكون الإبداع الكبير التالي للتقدم التكنولوجي في المستقبل.
الطاقة الشمسية في السيارات يمكن أن تجعل السيارات والحافلات والشاحنات وغيرها من المركبات أكثر استدامة بمدى أطول ومزيد من الاستقلالية، وقد بدأ طرح السيارات التي تعمل بالطاقة الشمسية في الأسواق المتطورة.
مع ازدياد وعي العالم بالتأثير البيئي للوقود الأحفوري، كان هناك اهتمام متزايد بخيارات النقل المستدام، ومن أهم التطورات الواعدة في هذا المجال هو استخدام السيارات ذات الألواح الشمسية، وتم تصميم هذه المركبات لتعمل بالكهرباء المولدة بواسطة الألواح الشمسية، والتي يتم دمجها عادةً في جسم السيارة.
ماهي الطاقة الشمسية في السيارات؟
السيارة التي تعمل بالكهرباء الناتجة عن تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة قابلة للاستخدام هي ما نسميها السيارة الشمسية.
تساعد الألواح الشمسية ذات الخلايا الكهروضوئية المدمجة في تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء قابلة للاستخدام يمكن تخزينها في البطاريات، وبالتالي، يمكننا استخدام هذه البطاريات كوقود نحتاجه لتشغيل المركبات.
السيارات الشمسية: مزيج مبتكر من الديناميكا الهوائية والطاقة المحولة النظيفة وقوانين الحركة، والمنتج النهائي هو وسيلة نقل تترك أثراً ضئيلاً من التلوث ، إلى جانب توفير النفقات المالية.
الفرق بين السيارة الشمسية والسيارة التقليدية:
تأتي السيارات التقليدية بمحرك احتراق داخلي لتشغيل السيارة، يستخدم الوقود مثل البنزين والديزل و وغيرهما لتوليد الطاقة اللازمة لحركة المركبات، وتساعد الحرارة الناتجة عن احتراق هذا الوقود في حركة مكابس المحرك مما يؤدي إلى الحركة.
البنزين والديزل وما إلى ذلك عبارة عن وقود أحفوري يولد كمية هائلة من غازات مركب الكربون الإضافية مثل أول أكسيد الكربون وأكسيد النيتروجين من بين عدد قليل من الغازات الأخرى أيضًا، إن بقايا الغاز هذه بالإضافة إلى الملوثات الموجودة في الوقود الأحفوري هي السبب وراء تلوث الهواء المتزايد على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم.
تعتمد السيارة الشمسية فقط على الخلايا الكهروضوئية لامتصاص أشعة الشمس وتحويلها إلى طاقة قابلة للاستخدام لتشغيل المحرك، وتتجاوز الخلايا الكهروضوئية المبدأ الأصلي للطاقة الحرارية الشمسية عن طريق تحويل الطاقة الشمسية مباشرة إلى كهرباء قابلة للاستخدام بدلاً من التحويل الحراري، لذلك يمكننا بسهولة تخزين الكهرباء المحولة في البطاريات واستخدامها لتشغيل محرك السيارة تمامًا مثل السيارة الكهربائية العادية.
أجزاء السيارة الشمسية:
- المصفوفة الشمسية، المعروفة أيضًا باسم الألواح الشمسية، وهي مبطنة بآلاف الخلايا الكهروضوئية التي تحول الطاقة الشمسية إلى كهرباء قابلة للاستخدام
- أجهزة تعقب الطاقة، تساعد في توجيه الكهرباء الشمسية المولدة نحو البطارية للتخزين. كما أنها تعمل كسدادة لمنع البطاريات من الشحن الزائد.
- المحرك الكهربائي، يحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية تساعد في تحريك العجلات
- جهاز ملاحي، يساعد التوجيه أو التحكم عن بعد في توجيه السيارة الشمسية في الاتجاه المطلوب.
- جهاز التحكم في السرعة، يساعد على مراقبة سرعة السيارة والتحكم في المحرك والعجلات وفقًا لذلك
- الهيكل، الإطار الخارجي الذي يرتكز عليه هيكل السيارة بالكامل
- الإطارات، تساعد في المناورة في اتجاه وسرعة حركة السيارة
- البطارية، تخزن الطاقة اللازمة لتشغيل المحرك ووحدة التحكم.
تطبيقات السيارات الشمسية:
- سيارات الدفع الرباعي التجارية.
- مركبة خفيفة الوزن.
- صالحة للاستخدام في المناطق التي لا يسمح فيها بالمركبات التي تعمل بالوقود.
- في المركبات الفضائية حيث يستهلك الوقود الأحفوري الغالبية العظمى من النفقات.
كيف تعمل الطاقة الشمسية في السيارات؟
- تحتوي سيارات الطاقة الشمسية على ألواح شمسية مصممة خصيصًا لتركيبها على الأسطح التي تستقبل أقصى قدر من أشعة الشمس، وتتكون الخلايا الكهروضوئية الموجودة على الألواح الشمسية من السيليكون ومزيج من الغاليوم والإنديوم وغاز النيتروجين.
- تستخدم السيارات ذات الألواح الشمسية الخلايا الكهروضوئية لتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء، هذه الخلايا وتولد الكهرباء عندما تقوم الفوتونات القادمة من الشمس بطرد الإلكترونات من الذرات.
- يتم بعد ذلك إطلاق الطاقة المحتجزة على شكل إلكترونات حرة الحركة إلى أقسام تخزين مصممة خصيصًا مثل البطارية، والتي تقوم بتخزين الطاقة لاستخدامها لاحقًا.
- عادة ما تكون البطارية موجودة في صندوق السيارة أو أسفل السيارة، ويمكن شحنها إما عن طريق الألواح الشمسية أو عن طريق توصيل السيارة بمأخذ كهربائي، وهي تتكون من عناصر خاصة مثل الليثيوم أيون والنيكل والكادميوم وغيرها.
- وتتمتع البطاريات بالقدرة على تحويل الإلكترونات الحرة إلى طاقة قابلة للاستخدام لتشغيل محرك السيارة، و يمكننا استخدامها بشكل متكرر لتشغيل السيارة، ومع القدرة على توليد 80 إلى 150 فولت من الطاقة، يمكن للسيارات التي تعمل بالطاقة الشمسية أن تقطع مسافة 60 إلى 90 كيلومترًا بشحنة واحدة كاملة.
- أفضل جانب في هذه السيارات الشمسية هو قدرتها على الاستمرار في إعادة شحن بطاريتها باستمرار حتى عندما تكون متوقفة في وضع الخمول تحت ضوء الشمس، وبالتالي فإن هذا يقلل من تكلفة تشغيل السيارة إلى ما لا يكاد يذكر.
- تم تجهيز بعض السيارات التي تعمل بالطاقة الشمسية أيضًا بفرامل متجددة، والتي تلتقط الطاقة المفقودة عادةً أثناء الكبح وترسلها مرة أخرى إلى البطارية لتخزينها، وهذا يساعد على زيادة كفاءة السيارة وتوسيع مداها.
فوائد الطاقة الشمسية في السيارات
- إحدى الفوائد الرئيسية لسيارات الألواح الشمسية هي أنها صديقة للبيئة، فهي لا تنتج أي انبعاثات أثناء القيادة، مما يمكن أن يساعد في تقليل تلوث الهواء وتقليل انبعاثات الغازات الدفيئة.
- تعمل السيارات ذات الألواح الشمسية أيضًا على تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري، وهو مورد محدود يخلق العديد من التحديات البيئية والجيوسياسية.
- يمكن للسيارات التي تعمل بالطاقة الشمسية أن تساعد أيضًا في تقليل تكاليف النقل.
- لا يتعين على المالكين دفع تكاليف تغيير الغاز أو الزيت، وعادة ما تكون تكاليف صيانة المحركات الكهربائية أقل من تلك الخاصة بمحركات الاحتراق الداخلي.
- تتميز السيارات ذات الألواح الشمسية بأنها متينة وطويلة الأمد، حيث يصل عمرها الافتراضي إلى 30 عامًا أو أكثر.
- التوفير المباشر في تكاليف كهرباء شحن السيارات سنويًا
- إمكانية عدم الاضطرار إلى شحن السيارة بالكهرباء لاسيما في الصيف
- خفض انبعاثات الكربون بمقدار 250 كجم سنوياً
- تقليل عدد المكونات الإضافية في نقاط شحن السيارات بالكهرباء بنسبة 23 إلى 40%، مما يوفر مساحة أكبر لوقوف السيارات للأغراض العامة.
- يقلل من التلوث الضوضائي حيث أن السيارات الشمسية لا تصدر أي ضجيج
- تحسين حالة طبقة الأوزون بسبب انخفاض تأثير الاحتباس الحراري
- الوفرة والتوافر اللانهائي للمورد المجاني.
عيوب الطاقة الشمسية في السيارات
- الكمية المحدودة من الطاقة التي يمكن توليدها بواسطة الألواح الشمسية، مما يعني أن معظم النماذج تتطلب بطارية أو مصادر طاقة أخرى لضمان قدرتها على الاستمرار في العمل عندما لا يكون هناك ما يكفي من ضوء الشمس.
- تكلفة السيارات ذات الألواح الشمسية، ونظرًا لأنها تكنولوجيا جديدة نسبيًا، فقد يكون تصنيعها وشراؤها مكلفًا، مما يؤدي إلى مخاوف بشأن إمكانية الوصول إليها لدى العديد من المستهلكين، وخاصة أولئك الذين يعيشون في البلدان النامية أو الأسر ذات الدخل المنخفض.
- تتطلب السيارات ذات الألواح الشمسية مساحة كبيرة للألواح الشمسية، وهذا يمكن أن يجعلها أقل عملية بالنسبة للأشخاص الذين يعيشون في مناطق ذات مواقف سيارات محدودة أو الذين يحتاجون إلى القيادة لمسافات طويلة.
- انخفاض الكفاءة في غياب أو ندرة ضوء الشمس
- زيادة تكلفة الاستثمار الأولي
- انخفاض ملحوظ في سرعة السيارة
- عدم وجود بنية تحتية كافية للمساعدة في صيانة السيارة.
الطاقة الشمسية في السيارات مستقبل النقل المستدام؟
رغم العقبات التي تواجه السيارات الشمسية والنماذج التي أنتجت منها إلا أنها تظل مستقبل النقل المستدام، ولذلك هناك عدد من السيارات ذات الألواح الشمسية المثيرة قيد التطوير حاليًا.
- شركة Fisker، الشركة المصنعة للمركبات الكهربائية، تعمل على تطوير أحدث طراز لها، وهو Fisker Ocean One، وهو سيارة دفع رباعي تعمل بالطاقة الشمسية، وتعمل بـ “SolarSky”وهي لوحة شمسية واحدة تمتد بطول سقف السيارة بالكامل.
والسقف الشمسي لـ Fisker Ocean One يمكن أن يولد ما يصل إلى 1500 ميل سنويًا من الطاقة الحرة، وتتميز السيارة أيضًا بمدى يصل إلى 350 ميلًا ويمكنها التسارع من 0 إلى 60 ميلًا في الساعة خلال 3.6 ثانية.
- شركة Lightyear تعمل على تطوير السيارات التي تعمل بالطاقة الشمسية، وتم إطلاق الأسطول الأولي من المركبات في ديسمبر 2022، ويضم سيارة Lightyear 0 كواحدة من السيارات الكهربائية الشمسية الرائدة المصممة حصريًا للقيادة التي تعمل بالطاقة الشمسية.
تتميز Lightyear 0 بنطاق شمسي يصل إلى 43 ميلاً في اليوم، ولكن يمكن أيضًا شحنها باستخدام قابس EV قياسي أو سلك تمديد.
- Aptera تعد أحد الوافدين الجدد إلى سوق السيارات الكهربائية الشمسية وتعتزم إعادة تصور مفهوم السيارة بالكامل، سيارتها الرائدة، والتي تسمى أيضًا Aptera هي سيارة ذات مقعدين وثلاث عجلات تشبه الطائرة وليس السيارة التقليدية.
- الشاحنات والحافلات الشمسية، السقف مناسب تمامًا نظرًا لمساحة السطح الكبيرة ويمكن للشاحنات الكبيرة أن تتسع لعدد مماثل من الألواح الشمسية مثل منزل متوسطن لدى قطاع النقل والمصنعين توقعات كبيرة لهذه التكنولوجيا، والتي من المفترض أن تؤدي إلى وفورات في التكاليف وانخفاض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون والمواد الخطرة مثل جسيمات الديزل. وسيمكن ذلك أيضًا الشاحنات من تلبية متطلبات المناطق البيئية في مراكز المدن.
تابعونا علي الانستجرام
اقرأ ايضا :
اضاءة الحدائق بالطاقة الشمسية فعَّالة وموفرة
استخدامات الطاقة الشمسية في حياتنا لا حدود لها
