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传动网>新闻频道>行业资讯>资讯详情 将太阳能电池集成于汽车车身 充电时间每年可减少40%左右

发布日期:2021-12-17 15:14浏览次数:1368


   这是由荷兰应用科学研究组织(TNO)光伏和移动模块技术项目经理BonnaNewman主持的车辆集成光伏研究项目的主要初步发现之一。我们已经开发了一个模型来量化在电动汽车上安装太阳能电池板所产生的所有好处,我们想看看,在不同的情况下,光伏发电量到底能达到多少。

  该项目包括探索晶体硅、薄膜和钙钛矿技术。她进一步解释说:“我们正在测试不同的技术,并试图使其有效地用于各种电动汽车的车载光伏发电,包括公共汽车和卡车。”

  好处

  然而,对于目前市场上的大多数电动车来说,由于其目前的车辆能效,10000公里的续航里程仍然很难达到。纽曼说:“但电动汽车的型号正在显著改进。比如特斯拉Model3就比以前的版本效率高很多。”

  根据纽曼的估计,汽车集成光伏的效益与特定地区的太阳辐射水平、对电动汽车的需求和电价成正比。她强调:“如果我们在荷兰这样一个没有太多阳光,但电价接近每千瓦时0.20欧元的地方,用太阳能电池板产生的电力替代电网电力,我们每年的直接节电可能高达150欧元至200欧元。与传统的太阳能电池相比,如果安装在汽车上的电池板每瓦成本约为1000欧元或1欧元,那么您可以考虑三到四年的投资回收期,这是一个合理的收益。”

  与完全依靠电网供电的电动汽车相比,二氧化碳减排量估计为每年250公斤。她说:“从能源转型的角度来看,这显然是一个好处,但这取决于地理位置以及你在那里拥有什么样的电网。在法国这样一个电网电力大部分来自核电的地方,你也可以实现零排放,在这种情况下,你在那里没有多少二氧化碳的好处。”

  估计还包括基于传统组件制造方法的光伏板中嵌入的二氧化碳。纽曼补充说:“我们发现,在几乎所有的情况下,汽车集成光伏带来的二氧化碳效益都比纯电动汽车带来的效益更大。”

  方便

  另一个重要的因素,对荷兰研究小组来说仍然难以量化,就是它所说的“便利因素”,它是用太阳公里数和你必须把汽车插入电网的次数来表示的。她说:“通过我们最详细的模型,我们在荷兰评估了一辆类似特斯拉的汽车,平均行驶里程达到每年13000公里左右。我们发现,使用太阳能可以行驶3000多公里,安装光伏电池板后,充电次数可以减少25%。这是每年一次,但在夏天,你甚至可以开三个月而不给汽车充电。”

  在阳光明媚的地方,如西班牙、意大利或太阳辐射水平相近的国家,充电时间每年可减少40%左右。纽曼肯定地说:“今天的光伏和电动汽车技术可以实现这一点。即使在能源耗尽的情况下,在阳光明媚的日子里,电池板也有足够的电力为车辆部分充电,并将其送到最近的充电站,而无需外部帮助。”

  模块集成

  当被问及由汽车制造商或外部车身制造时,模块集成是否更可取时,纽曼说,从长远来看,如果在汽车工厂集成太阳能模块,可以实现更好的设计。她说:“最实用和最具成本效益的解决方案是汽车行业内的光伏系统集成,由汽车OEM负责汽车车顶或车身部件的制造。然而,售后解决方案目前可能是以更快的方式证明和推广车载集成光伏的更好方式。”目前,市场上所有的车载集成光伏产品都是由汽车制造商完成的。

  至于售后解决方案,将光伏集成到车辆系统中在每辆车上会略有不同。因此,系统集成将需要改进或适应不同的车辆,以获得最佳性能。

  为了将电池板集成到汽车的车身组件中,TNO的科学家们希望使用与太阳能产业中使用的传统产品尽可能相似的模块。这样,他们就可以利用大规模的供应链,从而提高效率和成本。纽曼强调:“我们可以承受比传统光伏更高的成本,但如果我们在制造业方面保持接近光伏产业的水平,我们就可以将这一更好的价值转化为太阳能移动产业。”

  晶体硅

  这一细分市场的主流光伏技术仍然是晶体硅光伏,因为它提供了最大的产量。纽曼说:“在这个时候,我们需要比CIG能提供更多的能量生产密度。我们在集成方面致力于CIGS,因为它具有轻量级和灵活性的明显优势。”

  不过,她指出,从成本角度来看,晶体硅的供应链要好得多。“将晶体硅面板弯曲成所需形状是可能的。车辆的大部分区域对于晶体硅来说足够平坦,因此,我们认为这是近期最有前途的技术。”

  晶体硅太阳能电池也更容易连接在屋顶上,至少用目前最先进的技术。晶体硅对动态阴影事件的反应也更好,因为阴影可以以不同的方式和非常不可预测的方式穿越车辆很多次。纽曼解释说:“在未来,我们有望找到一种在这些事件中表现更好的薄膜解决方案,最终添加钙钛矿或CIGS层。”

  安全

  荷兰研究小组也在研究可靠性和安全性问题。碰撞和碎裂测试是为了了解在发生事故时会发生什么,在事故中车顶或汽车其他表面的太阳能电池板也可能会断裂。

  纽曼说:“举个例子,从屋顶一角到另一角的电压,如果人们不能正常接触,那就不是问题了。然而,在事故中,这些屋顶碎片可能会靠得更近,然后可能危及救援人员,电击的风险不能排除。”该计划旨在确保这些面板处于消费品的安全水平。

  纽曼补充说,另一个重要因素是,如果一辆正面装有太阳能电池板的汽车撞到行人,会发生什么情况。比如说,我们必须看看玻璃在与人的头部发生碰撞时是如何破碎的。我们必须看到,与没有电池板的汽车相比,这种撞击会以何种方式伤害行人的头部,我们必须确保太阳能电池板不会增加任何风险。

  她强调,避免在这一细分市场的早期阶段出现此类问题非常重要。即使这项技术有明显的好处,我们也必须确保以安全的方式引进。

  市场规模

  从技术角度看,在未来五年内,在电动汽车车身上引入21%的高效面板并没有什么大的障碍,而且已经生产了数万辆汽车。出于方便的考虑,很多人可能会决定购买一辆集成了光伏的电动车。纽曼预测说:“到2030年,我可以想象带有太阳能电池板的电动汽车可能占电动汽车市场的10%。这将是一个相当大的市场,在我看来,这个比例甚至没有那么极端,如果你考虑到投资回收期在3到4年之间的话。”

  展望未来,纽曼说很难看到完全由太阳能电池板驱动的电动汽车。她总结道:“要彻底摆脱有线电视是很困难的。但是,如果你住在阳光明媚的地方,你很有可能在夏天开车数周而不需要充电。”