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汽车用光伏发电能实现无限续航吗?

光伏系统工程  来源:汽车科学岛    2020/5/25 10:45:20  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:量产汽车的各类车型中,以太阳能电池板(光伏发电)作为唯一能量源的车辆并不存在。善于使用光伏发电的车型只有两类,其目的分别为节省开支与驻车供电;说到这想来资深汽车爱好者应该想到是哪两种车型了,下面就来聊一聊为什么光伏发电为什么不适合普通家用汽车吧。

光伏-光电转换率

光线强度×太阳能电池板吸光面积×100%=光电效率公式中的核心参数并不是光线强度,因为这是「不可调控」的自然因素。那么剩下可控制的则只有电池板的吸光面积了,不过光伏发电的功率并不按照平方米装机,原因为电池板捕获光线转化为电能的效率实在是太低了,会低到怎样的程度呢?以卫星的的太阳能发电板作为参考,大胆的想象一下吧。

电池板类型与平均转化率:

多晶硅电池组件≥15.5%(国标最低标准)单晶硅电池组件≥16.0%由此可见光电转化的效率真的是非常之低的,要知道即使是航天领域,卫星使用的太阳能电池板,其光电转化率也只是24.5%左右。

以现有技术无法做到真正高效的,利用各类光辐射中的热能等更有价值的能量;那么面对效率如此之低的电池板,用面积度量到底发电量如何呢?知识点:普通单晶硅柔性太阳能电池板,每1㎡(平方米)的发电量约为200瓦(W)。这是优质标准的产品,价格按照1.5k/1㎡为参考吧。下面来看看第二节。

汽车-平均电耗

推重比整备质量提升新能源电动与插电式混动汽车,这两类车型的整备质量总会很高。原因在于动力电芯(成组后叫做电池组)的密度很高,一般大容量纯电动汽车的电池包质量就能接近一吨,这还是普通代步汽车的标准,PHEV插电式混动汽车也会有数百公斤。由于电池组很重所以整备质量也会比较夸张,推重比则会因重量(质量)的提升而降低,通俗的解释就是电耗会比较高。现阶段最优秀的EV/PHEV量产车,真实电耗也会在15kwh/100km左右。

知识点:太阳能电池板自身是有重量的,以单晶硅电池组件为参考,72片标准的电池片会有22/24kg的重量。那么在汽车重量本就很大的前提下,再加上这些笨重的光伏电池板会不会让电耗更高呢?答案应该是没有争议的,至于某些柔性电池板的光电转化率真的是很低,以㎡为单位可以取平均180W为标准,那么这种技术还有什么价值呢?

来算一算吧:假设电动汽车以100km/h的车速巡航,此时的电耗恰巧为15kwh/100km。

太阳能发电想要满足电耗至少要每小时发电15kwh以上以180W/1㎡为标准15×1000÷180=83.33㎡想一想太阳能发电对于新能源汽车的意义吧,有什么车型的车身面积会有超80平方呢?!其实这些都还不是主要因素,重点是各地方的平均日照市场都没有想象中的长,即使在高原地区也很难达到日均「7/8小时」;以普通家用代步汽车的车身尺寸综合日照时长计算,目前无法做到让光伏电池板成为主要能量源,那么作为补充方式可行吗?请看第三节。

充电成本与光伏成本

大型客货车旅居房车家用车型上述三类车区分的是营运、非营运,前者使用的是商业用电成本相当高,后者使用的家用充电桩则非常低——标准为夜间充电:每1kwh电价约为0.31/032元,且不计阶梯电价。家用汽车充满一组50kwh的电池组,成本仅仅十五六元;光伏电池板的成本按照「1.5k/1㎡」计算,车辆安装几平方米作为补充会有价值吗?要知道普通电动汽车用到卖车也不过只是几千元的电费开支而已。

重点:商用汽车的电费成本会相当高,而此类车型的车顶面积总会很大,安装面积可以达到20㎡左右。基数大则可以每天节省两位数的电费开支,这对于大批车辆全天运营的公交车或大巴车而言还是很有价值的。不过初衷并不是为了减排而实现减排,为了节省运营成本实现了相同的目的也是应该支持的,只是这对于家用汽车而言不具备性价比而已。旅居房车则是以小功率发电满足小功率车载设备的电耗,此类车的光伏板不作为「动力源」所以不讨论。

总结&预测

纯太阳能汽车普及的概率是几乎不存在的,至于澳洲举办的太阳能汽车大赛也只是具有观赏性,因为那些车辆有绝对的轻量化与理想的风阻系数,而且基本只有一个座位。这些赛车没有量产的价值,那么是不是说光伏发电就没有价值了呢?答案显然也是否定的,这种技术适合的是大面积作业,在戈壁滩或空旷的区域以“一劳永逸”的方式大规模装机,不过想要提升装机量还要配合电动汽车的普及。

电动汽车的动力电池组有两个价值,其一是作为电动汽车的动力电池组使用10年左右,其二为汽车淘汰电池组后进行分拣测试,将合格的大部分电芯源源不断的送入光伏、风力、水电与核电等各个领域,填充其储能电站的容量。只要成本最高的储能问题得以解决,新能源发电的增长速度会非常快。最终光伏发电与电动汽车的关系应为:电池板在源头发电,汽车只需要进行消耗即可,供参考。


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