سيارات تعمل بالطاقة الشمسية
صمّم هذا الأسطول من مركبات الجيل التالي لتسخير طاقة الشمس للحصول على الوقود
في عام 2022، عرضت شركة السيارات الهولندية لايت يير Lightyear أول سيارة تجارية تعمل بالطاقة الشمسية، وهي لايت يير زيرو.
على غرار الألواح الشمسية المثبتة على أسطح المنازل، يستخدم لايت يير زيرو Lightyear 0 الخلايا الكهروضوئية المدمجة في المركبات Vehicle- Integrated Photovoltaics (اختصاراً: الخلايا VIPV) لتحويل طاقة ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية. بعدئذ تُرسل الطاقة إلى بطارية بقوة 60 كيلووات/ساعة وتحولها لتشغيل المحركات الكهربائية للعجلات وتشغيل الأنظمة الداخلية للسيارة. يعني هذا أيضاً أنه أثناء وجود السيارة في الشمس، فإنها تعيد شحن بطاريتها باستمرار. لكن السيارة لا تعمل بالكامل بالطاقة الشمسية بعد- فالشحن الكهربائي التقليدي مطلوب عندما تستخدم السيارة طاقة أكبر مما يمكن أن تنتجه خلايا VIPV. تنتج ساعة واحدة من الشحن بالطاقة الشمسية طاقة كافية لقطع مسافة قصوى تبلغ نحو 6 أميال.
لايت يير هي واحدة من بين العديد من الشركات المختلفة المطوّرة للجيل الأول من السيارات التي تعمل بالطاقة الشمسية. حتى الآن، ظلت صناعة السيارات تتجاهل تكنولوجيا الطاقة الشمسية إلى حد كبير، على الرغم من الزيادة في عدد السيارات الكهربائية بالكامل. أكبر عيوب وسائل النقل التي تعمل بالطاقة الشمسية هو كفاءتها في استخدام الطاقة. إلى جانب دفع المركبة، تحتاج السيارات التي تعمل بالطاقة الشمسية إلى تزويد التقنيات المثبتة فيها بالوقود ومن ثم إعادة الشحن بشكل مستمر لتلبية الطلب.
لا يمكن لتقنيات خلايا VIPV الحالية توليد طاقة كافية لتشغيل السيارات التجارية بالكامل. في الوقت الحالي، يتعين على المركبات التي تعمل بالطاقة الشمسية الاعتماد على الشحن الكهربائي التقليدي لتلبية احتياجاتها من الطاقة. تباع لايت يير زيرو بسعر باهظ قدره 215,000 جنيه إسترليني (268,000 دولار). وبعد بضعة أشهر فقط من الإنتاج، أعلنت شركة لايت يير إفلاسها. ولكن بعد إعادة الاستثمار في الشركة، عادت إلى العمل وتركز على طراز الجيل الثاني الميسور التكلفة البالغة تكلفته 40,000 جنيه إسترليني (50,000 دولار). إن لايت يير تو Lightyear 2، مثل سابقتها، هي مركبة تعمل بالطاقة الشمسية ويمكن قيادتها لمسافة 500 ميل قبل أن تحتاج إلى الشحن، وهي مدة شحن أقل بثلاث مرات من السيارات التقليدية الكهربائية بالكامل. من المقرر أن يبدأ إنتاج لايت يير تو في عام 2025.
العربة أبتيرا
ليست لايت يير وحدها في سباق الطاقة الشمسية، فسيارة أبتيرا Aptera التي تعمل بالطاقة الشمسية تلاحقها بشدة. تستخدم السيارة ذات الثلاث عجلات ألواحاً شمسية على شكل ماسة لشحن البطارية المثبتة على متنها بنحو 700 وات من الشحن المستمر أثناء وجودها في الشمس. الإضافة إلى الشحن التقليدي، يمكن للألواح الشمسية في أبتيرا توليد طاقة تكفي لنحو 40 ميل من القيادة اليومية الإضافية إلى جانب نطاق سيرها النموذجي البالغ 1,000 ميل. تعد أبتيرا أيضاً واحدة من أكثر المركبات الشمسية من الناحية الديناميكية الهوائية، حيث يبلغ معامل سحبها 0.13 فقط. عادة ما تتسم السيارات غير المخصصة للسباق بمعامل سحب يتراوح بين 0.3 و0.4. كلما قلت مقاومة السيارة، قلت كمية الوقود أو الكهرباء التي تحتاجها للوصول إلى سرعة معينة.
التكيف لتسخير الطاقة الشمسية
على الرغم من أن معظم المركبات التي تعمل بالطاقة الشمسية المدمجة لا تزال قيد التطوير، فقد وجدت شركات مثل شركة سونو للسيارات Sono Motors حلاً شمسياً لمساعدة محركات الوقود الأحفوري. تعتبر العدة الشمسية للحافلات Solar Bus Kit نظاماً مفيداً يزيل الضغط عن بطاريات الحافلة لتشغيل أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، مما يؤدي إلى تقليل استهلاك الوقود. يتألف النظام من 8م2 من وحدات الطاقة الشمسية شبه المرنة، التي عدّلت للاستخدام في حافلة تعمل بالديزل. بعدئذ، توصّل الوحدات ببطارية الحافلة بقدرة 24 فولت بحيث تصبح المصدر الرئيسي للكهرباء في البطارية، مما يزيل الضغط عن محرك الديزل الذي يسيّر المركبة. تدّعي شركة سونو للسيارات أنه يمكن توفير ما يصل إلى 1,500 لتر من الديزل لكل حافلة في السنة، مما يحول دون انبعاث نحو 4 أطنان من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي سنوياً.
القيادة تحت أشعة الشمس
تجول داخل سيارة لايت يير العاملة بالطاقة الشمسية
1 الألواح الشمسية SOLAR PANELS
يغطي نحو 5م2 من الألواح الشمسية المنحنية سقف السيارة وغطاء المحرك وصندوق الأمتعة.
2 هيكل من الكربون CARBON BODY
تصنع كل من ألواح هيكل السيارة من ألياف الكربون المستصلحة.
3 المواد الداخلية INTERIOR
استُخدم مزيج من الجلد النباتي المنشأ والزجاجات البلاستيكية المعاد تدويرها في صنع المواد الداخلية.
4 طاقة إضافية ADDITIONAL POWER
توفر الطاقة التي تنتجها مجموعة خلايا VIPV، أو ”طبقة لايت يير“ Lightyear Layer، نطاق سير إضافي يبلغ نحو 44 ميل يومياً.
5 محركات العجلات WHEEL MOTORS
زوّدت كل من عجلات السيارة الأربعة بمحركات مستقلة داخل العجلات لتتسارع من 0 إلى 62 ميل في 10 ثوانٍ.
6 شحن كهرائي PLUG CHARGE
الإضافة إلى الشحن بالطاقة الشمسية، تُشحن السيارة لايت يير زيرو بالكهرباء لتوفير نطاق سير يبلغ نحو 388 ميل بشحنة واحدة.
7 تصميم ديناميكي هوائي AERODYNAMIC DESIGN
تتميز السيارة بمُعامل سحب منخفض – أقل من 0.19 – لتقليل كمية الطاقة التي تستخدمها وزيادة نطاقها.
بقلم: سكوت داتفيلد
