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研究发现:采用车载光伏 可将电动汽车充电时间最多减少40%

2021-3-3 8:43:55来源:盖世汽车作者:
  • 导读:
  • 在车身或车顶安装光伏电池板的电动汽车,在由纯太阳能驱动时,每年有望实现1万公里以上的里程。
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  • 光伏 充电

在车身或车顶安装光伏电池板的电动汽车,在由纯太阳能驱动时,每年有望实现1万公里以上的里程。这些模块的投资回收期可能只需三四年。

据外媒报道,荷兰应用科学研究组织(TNO)推出车载集成光伏研究项目,以上是其主要初步发现之一。该机构的光伏和出行模块技术项目经理Bonna Newman表示:“我们开发了一个模型,对电动汽车上安装的太阳能电池板进行评估,以量化其效益。我们想看看,在不同情况下,到底能产生多少光伏电力。”

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,探讨如何使其有效应用于各种电动汽车的车载光伏发电,包括客车和卡车。”

效益

目前,受限于汽车的能量效率,市场上大多数电动汽车仍然难以达到1万公里的里程。然而,Newman表示:“电动汽车的性能正在迅速提升。”

据估计,车载光伏的效益与地区的太阳辐射水平、电动汽车需求量以及电价成正比。她强调:“比如在荷兰这样的地方,没有太多阳光,但电价接近每千瓦时0.2欧元,如果我们用太阳能电池板发电取代电网,每年可能直接节省150-200欧元的电费。与传统太阳能相比,如果你安装在汽车上的太阳能电池板大约价值每瓦1000欧元或1欧元,可能会出现三到四年的投资回收期。”

比起完全依赖电网电力的电动汽车,估计每年的CO2排放量可以减少250千克。她说:“从能源转换的角度来看,这显然是一大优势。当然,这取决于你所在的地区和当地的电网类型。”

这些估计值中还包括基于传统模块制造方法的光伏电池板带来的CO2。Newman补充说:“我们发现,几乎在所有情况下,车载光伏所带来的CO2效益都超过纯电动汽车。”

便利性

另一重要因素是“便利系数”,即以太阳能里程和用户必须将汽车接入电网的次数来表示。对这家荷兰研究团队来说,这仍难以量化。她表示:“我们通过最详细的模型,在荷兰评估了一辆类似特斯拉的汽车,其年均行驶里程大约可达到13000公里。我们发现,如果在车上安装光伏电池板,每年可以利用太阳能行驶3000多公里,使充电次数减少约25%。到了夏季,你甚至可以一次也不充电就开上三个月。”

在西班牙和意大利等阳光充足的地方,每年可将充电时间减少约40%。Newmann表示:“通过当前的光伏和电动汽车技术,就可以实现这一点。在阳光明媚的日子,即使能源耗尽,电池板也能产生足够的电力,为车辆进行部分充电,并将其带至最近的充电站,而无需外部帮助。”

模块集成

谈到应由汽车制造商还是外部团体制造集成模块时,Newman表示,从长远来看,在汽车工厂内完成太阳能模块集成,可以更好地进行设计。“最实用、最具成本效益的解决方案是,在汽车行业内完成光伏系统集成,由负责车顶或车身部件的汽车OEM来制造。目前,市场上所有的车载集成光伏产品都是由汽车制造商来完成。另外,售后解决方案可能是更快、更好地推广车载光伏的一种方式。

至于售后解决方案,在每辆车上,将光伏集成到车辆系统的方式略有不同。因此,需要针对具体车辆来改进或调整集成系统,以实现最佳性能。

为了将电池板集成到汽车的车身部件中,TNO的科学家们希望,尽可能使用与太阳能行业传统产品相似的模块。通过这种方式,可以利用大规模供应链,提供改进措施、效率和成本。Newmann强调:“我们能够承担比传统光伏更高的成本,如果我们与光伏行业在制造方面保持密切联系,可以在太阳能出行行业获得更好的价值。”

晶体硅

在这一细分市场,主流光伏技术仍然是晶体硅光伏,因为其产量最大。Newman指出:“目前,我们需要的能源生产密度,要比通常的太阳能薄膜电池(CIGS)更高。我们致力于CIGS集成,因为在轻量级和灵活性方面,它具有明显的优势。”

然而,从成本角度看,晶体硅的供应链要好得多。她说:“可以将晶体硅面板弯曲成所需的形状。车辆的大部分部位都很平坦,可以容纳晶体硅。因此,我们认为这是目前最有前途的技术。”

晶体太阳能电池在车顶上也更容易接合,至少可与当前领先技术兼容。在不同的时间,阴影可能以非常不可预测的、不同方式穿过车辆。相比之下,晶体硅对动态阴影环境的反应也更好。Newmann表示:“我们希望未来能提出一种薄膜解决方案,在这些环境中的表现得更好,并最终添加钙钛矿层或CIGS层。”

安全问题

同时,该研究团队探讨可靠性和安全问题。通过碰撞和分裂测试,了解事故发生时的状况。当发生事故时,车顶或其他表面的太阳能电池板有可能被损坏。

Newmann表示:“例如,通常情况下,人们无法触摸到从车顶一角到另一角的电压,这不是问题。然而,发生事故时,车顶的这些部分可能会靠得更近,有可能危及救援人员,而且不排除触电风险。”该计划旨在确保这些电池板处于安全水平。

另一重要因素是,考虑前侧有太阳能电池板的汽车撞到行人时的具体状况。Newmann表示:“例如,我们必须观察,在与人的头部相撞时,玻璃是如何破碎的。我们必须看看,与没有电池板的汽车相比,这种撞击会对行人的头部造成什么样的伤害,我们必须确保,使用太阳能电池板,不会增加任何风险。”

她强调,在这一细分市场,避免在早期阶段出现此类问题非常重要。“即使这项技术具有明显的优势,我们也必须确保以安全的方式将其引入市场。”

市场规模

从技术角度看,未来五年内,在电动汽车车身上引入21%的能效面板,并生产数万辆汽车,不会有太大阻碍。许多人可能会因为便利性,考虑购买光伏集成电动汽车。 Newman预测:“到2030年,装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。”

展望未来,Newman表示,想看到完全由太阳能电池板提供动力的电动汽车,可能很困难。她总结道:“要完全摆脱电缆是很困难的。但是,如果你住在阳光明媚的地方,你可以在夏天开上几星期的车,而不需要充电。”

(关键字:光伏 充电)

(责任编辑:01175)
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