На смену обычным авто придут машины на солнечной батарее?

В начале декабря в польский город Познань, где в то время проходили переговоры ООН по проблемам изменения климата, прибыл автомобиль под названием Solar Taxi, управляемый учителем из Швейцарии Луи Палмером (Louis Palmer). Въезд Палмера в Познань получил широкое освещение в СМИ, так как ньюсмейкер за семнадцать месяцев проехал тридцать восемь стран, «намотав» 52 тыс. км вокруг земного шара. При этом в качестве источника питания для своего авто он использовал по большей части только солнечную энергию.

Это первая кругосветка и самый длинный дорожный тест машины на солнечном электричестве. Назвавшись великим борцом за использование альтернативных и возобновляемых источников энергии, Палмер и его товарищи в течение всего своего путешествия привлекали внимание прессы, катая на «солнечном такси» известных людей. Журналисты встречали в числе его пассажиров генерального секретаря ООН Пан Ги Муна (Ban Ki-moon), принца Монако Альберта (Prince Albert II de Monaco), голливудского режиссера Джеймса Камерона (James Cameron), мэра Нью-Йорка Майкла Блумберга (Michael Bloomberg) и премьер-министра Швеции Фредрика Рейнфельдта (Fredrik Reinfeldt). Каждый из перечисленных персонажей имеет репутацию человека, заботящегося о защите окружающей среды, поэтому акция получила откровенно «зелёный» окрас.

В дальнейшем «зелёные» механики из команды Палмера собираются развить успех и вколотить ещё один гвоздь в гроб мировой углеводородной зависимости. Через британский телеканал BBC команда Solar Taxi обязалась в 2009 году на шести машинах собственной конструкции объехать вокруг света за 80 дней. При этом, как планируется, их транспортные средства будут использовать энергию из воды, ветра и геотермальных источников. Члены команды Палмера не стали вдаваться в подробности, как же им это удастся. Воображение рисует автомобиль под парусом на электромоторе с водородными ячейками. Впрочем, чем гадать, лучше подождать и посмотреть, как это будет на самом деле.

Но главное во всей этой истории — не борьба за сохранение окружающей среды и не эпизод затяжной саги «люди против нефти», а первая серьёзная заявка автомобиля на солнечной энергии как серьёзного транспортного средства.

Машина Палмера при взгляде спереди напоминает все «джуджаровские зубила» вместе взятые, хотя задняя часть лишает данный автомобиль всяческого сходства с классикой. А всё потому, что автомобиль Solar Taxi трёхколесный. Или даже пятиколёсный, так как за задним бампером у него находится двухколёсный прицеп. В «тягаче» этого автопоезда располагается вполне комфортабельный салон с креслами для водителя и пассажира, электромотор и привод передних колёс. Всё пространство прицепа занято блоком литий-ионных батарей, а верхняя часть прицепа и крыша «тягача» покрыты солнечными батареями. По сути это стандартный современный электромобиль, батарея которого получает заряд не от бытовой электросети, а от бесплатного Солнца. Хотя способность зарядиться от розетки на 300 км пробега Палмер сохранил, что, кстати, помогло ему проехать через пасмурную Польшу.

Самое интересное, что вышеописанная конструкция, хоть и называется авто на солнечной энергии, но большинством основных параметров в корне отличается от классических «солнцемобилей». С одной стороны, это форменное надувательство, а с другой стороны, выход из тупика, в который загнали себя конструкторы «движимых Солнцем» повозок. И вот почему.

О том, что такой источник энергии, как Солнце, может дарить движение транспорту, люди задумались почти сразу после начала прямого практического извлечения электричества из электромагнитного излучения небесного светила. В 1952–1953 годах американские физики разработали первые приемлемые к использованию солнечные батареи, а в 1955 году корпорация General Motors представила в Чикаго концепт автомобиля на солнечной энергии. Это творение инженера GM Уильяма Кобба (William Cobb, 1917–1990) имело длину всего 40 см. На верхней поверхности концепта располагалось 12 селеновых фотоэлементов, которые при солнечном свете выдавали 12 В электричества на маленький электромотор, мощности которого хватало на то, чтобы через шкив вращать заднюю ось концепта и приводить его в движение.

До серийного производства «солнцемобили» ни у GM, ни и у других автопроизводителей никогда доведены не были по одной простой причине — современные солнечные батареи не могут дать столько энергии, сколько требуется машине с нормальными габаритами для езды с полезной нагрузкой в виде пассажиров или грузов.

Теоретически полупроводниковые фотоэлектрические элементы (основа солнечных батарей) при постоянной температуре способны преобразовать поглощенное излучение солнца в электроток с КПД более 90%. Но на деле, даже в лабораторных условиях, учёным удавалось получать коэффициент полезного действия чуть больше 40%. А те матовые пластинки, которые дошли до коммерческого использования и которые мы видим на различных приборах, крышах домов, на фотографиях орбитальных станций, эффективны только на 9–24%.

Таким образом, чтобы снабдить наземное средство передвижения достаточной мощностью от солнечного света, требуется батарея довольно большой площади. А для эффективного использования полученной энергии необходимо максимально снизить вес транспортного средства и увеличить площадь его соприкосновения с земной поверхностью.

Такой транспорт практически невозможно приспособить для бытового использования. Не нужна никому машина с габаритами фуры, зато без багажника и с местом для одного человека.

Зато давно потерян счёт энтузиастам, тратящим внушительные суммы на создание плоских одноместных аппаратов на велосипедных колесах с блестящими от солнечных пластин поверхностями. Как правило, их конструкции являются штучным произведением технического гения человека. Согласно классической схеме, автомобиль на солнечных батареях — это такой автомобиль, который кроме электромотора и самих солнечных фотоэлементов никаких других агрегатов не имеет. В этой узкой нише создатели более двадцати лет соревнуются, чей солнцемобиль круче, быстрее и меньше ломается. Наиболее известное соревноваение среди солнечных механиков — это гонка World Solar Challenge, которая проходит в Австралии, из города Дарвин до города Аделаида. До 1999 года гонка проходила раз в три года, а затем устроители перешли на двухгодичный перерыв.

Ближайший заезд намечен на октябрь 2009 года, а последний прошел в 2007 году. Победителем стала голландская команда Nuon Solar Team, объехавшая конкурентов на трёхколесной солнечной панели с маленьким кокпитом для водителя. Машина голландцев из Nuon Solar Team прошла дистанцию на фантастической для солнецемобилей скорости — в 90,87 км/ч. А болид японской команды TIGA смог показать на дистанции целых 93,57 км/ч. За всю историю соревнований самая высокая скорость была показана командой Nuon Solar Team в 2005 году, и она равнялась почти 103 км/ч. Впечатляет? Кроме Австралии, гонки солнцемобилей проводятся в США и в ЮАР, однако везде болиды участников похожи на что угодно, только не на машину для ежедневного использования.

Так бы и варились «солнцепоклонники» в собственном соку, если бы швейцарский учитель Палмер, который доказал, что авто на солнечной батарее может быть комфортабельным, на нём можно ездить в супермаркет, а также при наличии хорошей погоды экономить на его заправке, то есть зарядке. Да и максимальная скорость у него повыше — 120 км/ч.

Швейцарские изобретатели показали, что солнечные батареи вполне способны быть основным источником для подзарядки батареи электромобиля. А за этим уже проглядывается конкретная коммерческая составляющая. Ведь это достаточно привлекательно — один раз заплатить за автомобиль, и в течение эксплуатации платить только за его техническое обслуживание. По сравнению с Solar Taxi проект корпорации Toyota по выпуску гибрида Prius с фотоэлементами на крыше выглядит менее привлекательным — солнечные батареи увеличивают стоимость и без того недешёвого гибрида, а пользы от них мало, так как их количество всё равно не позволяет зарядить аккумулятор полностью. Его придётся заряжать от платной электросети, а в бак автомобиля заливать платный бензин. Сплошное разорение.

А если без шуток, то спрос на солнечную энергию для ежедневных средств передвижения вполне сформировался. Кроме наземных повозок, солнечными батареями стали покрывать и водный транспорт, и беспилотные самолёты. Теперь дело за учёными, которые должны улучшить существующее предложение. А они стараются.

Им на пятки наступают американские учёные, взявшие на вооружение ныне модные нанотехнологии — в марте текущего года в Институте технологических исследований штата Джорджия (GTRI) объявили о создании солнечной панели, которая в 60 раз эффективней существующих. В данной технологии полупроводниковые фотоэлементы нанесены на несущую поверхность в виде множества нано-башенок, подобных травинкам, которые добавляют площади поверхности и, соответственно, улавливают больше солнечного света. Правда, и здесь не обошлось без проблем — создателям нано-башенок пока не удалось получить от своей панели электрического тока из-за высокого сопротивления, но они не унывают и работают.

И когда учёные снабдят человечество умением по максимуму использовать дармовую энергию, возможно, и появится транспорт, который не будет требовать никакой подпитки энергии. Например, уже сегодня можно представить себе карбоновый автомобиль с пневмодвигателем Ги Нэгра, с килограммовой батареей от Tesla Roadster и десятком суперэффективных солнечных пластинок. Последние подзаряжают батарею, а от неё питается электромотор компрессора, который наполняет сжатым воздухом бак для двигателя.

В идеале с такой машиной вообще можно забыть о каких-либо заправках. А вот про нефть забыть пока не получится, так как все пластики и карбоволокна всё равно получают из её производных. Хотя у учёных и на этот случай есть альтернатива в виде генноинженерных рапса и кукурузы. Последним через генные манипуляции привили способность накапливать в тканях биополимеры, из которых можно делать пластик, причём биоразложимый.

Но такая технология нефти не конкурент, так как нужно отводить сельскохозяйственные земли, потом непонятно, сколько пластика можно получить с гектара. А также непонятно, зачем нужен автомобиль, который через год съедят бактерии и плесень.