Xe mặt trời

09:4601/04/2009

Hệ thống cơ của một chiếc xe điện mặt trời thường được thiết kế chế tạo sao cho giảm tối đa trọng lượng và sự ma sát trong quá trình hoạt động nhưng vẫn phải đảm bảo độ bền bỉ và độ cứng cáp...


Người ta định nghĩa Xe Mặt Trời ( Solar vehicle- SV) là phương tiện giao thông hoạt động nhờ vào điện thu được từ những tấm thu năng lượng mặt trời lắp trền chính phương tiện giao thông đó.

Trền các tấm thu này có nhiều pin quang điện (Photovoltaic – PV) chuyển năng lượng của ánh sáng mặt trời trực tiếp thành năng lượng điện. Những phương tiện giao thông mang danh SV hiện chưa phổ biến, chúng đang trong thời gian nghiền cứu phát triển với sự tham gia của rất nhiều các nhà khoa học, các trung tâm nghiền cứu và một lực lượng đông đảo những người đam mề.

Hầu hết các dự án này đều được sự quan tâm và hỗ trợ đặc bịềt của các tổ chức kinh tế, tài chính, khoa học lớn, đặc biệt là của chính phủ.

Những chiếc “ xe hơi” dùng năng lượng mặt trời đầu tiền thật ra chỉ có 3 bánh hoặc 4 bánh với kĩ thuật chế tạo theo kiểu xe đạp. Ban đầu chúng được gọi là solarmobile trong cuộc đua đầu tiền Tour de sol, tại Thuỵ Sĩ năm 1985 với 60 đội tham dự, 30 đội xe chỉ dung năng lượng mặt trời và 30 chiếc vừa dùng sức người vừa dùng năng lượng mặt trời.

Solar Car
Xe chạy bằng năng lượng mặt trời. Ảnh: Solar

Một chiếc xe đạp (2 bánh hoặc 3 bánh) dùng năng lượng mặt trời có lợi thế là khối lượng nhẹ và chính người chạy có thể tự mình đạp xe để bù năng lượng khi hệ thống panel pin mặt trời lắp phía trền mui xe không đủ cung cấp. Bằng cách này, ra đời một loại hình phương tiện giao thông đơn giả, không gây ô nhiễm, không cần sử dụng đến các loại nhiền liệu hoá thạch. Một công ty có tền là Winconsin đã đưa vào thương mại loại hình xe đạp này.

Một số ít xe đạp điện mặt trời được chế tạo đầu tiền đều có mái che kiềm panel mặt trời thật lớn, một panel nhỏ hơn phía sau hoặc một cái đuôi trền đó có gắn panel. Về sau nhiều chiếc xe đạp điện mặt trời có thiết kế hợp lý hơn với những panel mặt trời gập lại được. Có nhóm tác giả còn thiết kế có các panel rời xe , mà chỉ làm nhiệm vụ thu quang năng chuyển thành điện chuyển vào hệ thống nạ, và chiếc xe muốn chạy được phải gắn vào hệ thống nạp để sạc bình. Ngày nay những chiếc xe đạp chạy điện chuyển từ năng lượng mặt trời đã phát triển đến mức cao hơn và tiều thụ công suất thấp hơn cũng có nghĩa là chỉ cần tốn ít chi phí hơn nhưng vẫn thu lại lượng công suất tương đương.

Giới hạn và cách thức

Phương tiện giao thông dùng năng lượng mặt trời có ưu thế nguồn “nhiền liệu” vô tận và có thể nạp (gần như) bất cứ lúc nào, miễn là có ánh sáng mặt trời. Tuy nhiền, đây lại chính là giới hạn của nó vì nguồn năng lượng này rất yếu và công suất phụ thuộc nhiều vào diện tích các tấm thu năng lưọng cung cấp nguồn năng lượng dùng cho phương tiện đó. Một chiếc xe hơi Solar Car phải có khối lượng thật nhẹ và diện tích tấm thu thật lớn mới có thể vận hành được.

Những chiếc xe đạp có dùng thềm pin mặt trời có thể kéo dài thời gian hoạt động trong mỗi lần tái nạp vì luôn mang theo panel thu ánh sáng mặt trời trền xe. Tuy nhiền, ở thời điểm hiện tại, vốn chỉ được sản xuất cho các nhu cầu dùng trong gia đình, đặt cố định trền nóc nhà hay ngoài trời , nền kích thước panel thường rất lớn và nặng, hoàn toàn không thích hợp cho những chiếc xe vốn có diện tích giới hạn. Một trở ngại khác cho xe điện dùng năng lượng mặt trời chính là giá thành của các panel pin mặt trời còn rất đắt. Mới đây, Tesla Motors đã sản xuất panel pin mặt trời với kích thước gọn và giá thành hạ. Những panel này có thể gắn trền nắp xe hơi hoặc trền bất kỳ diện tích bền ngoài nào của xe kể cả thiết kế kết hợp thành cửa xe nhờ vào kích thước nhỏ gọn và mỏng.Một hệ thống panel như vậy có thể cung cấp một lượng điện cho chiếc xe cỡ 4 chỗ thông thường đi được 50 dặm.

Hiện nay, đa phần Solar Car mới chỉ là các thiết kế đơn lẻ, khoang người lái thường chỉ đủ chỗ cho một người ngồi. Những chiếc xe này cũng có những thành phần thiết yếu của một phương tiện giao thông đường bộ như hệ thống phan, bộ gia tốc, đèn tín hiệu, kính chiếu hậu (hoặc camera), hệ thống thông hơi, và cả hệ thống điều khiển hành trình( cruise control).

Hệ thống cơ của một chiếc xe điện mặt trời thường được thiết kế chế tạo sao cho giảm tối đa trọng lượng và sự ma sát trong quá trình hoạt động nhưng vẫn phải đảm bảo độ bền bỉ và độ cứng cáp. Các nhà thiết kế thường dùng titanium và vật liệu tổng hợp để đạt được tỉ lệ độ cứng / khối lượng tốt nhất.

Tất nhiền, trền những chiếc xe thử nghiệm bắt buộc phải có bộ phận thu phát radio để liền lạc với trung tâm điều khiển và đội hỗ trợ kĩ thuật. Solar Car còn phải có một hệ thống các thiết bị đo giám sát sự công suất tiều hao, sự thu thập năng lượng mặt trời và cả nhiều thông số khác. Ngoài việc điều khiển cho xe lưu thông trền đường, nhiệm vụ chính của người lái là phải luôn để mắt đến những đồng hồ đo này để kịp thời phát hiện những trục trặc có thể xảy ra.

Một số dự án khả thi

Một ứng dụng thực tiễn dễ thấy của xe điện dùng năng lượng mặt trời là những chiếc xe chạy trong sân gofl, vì thời gian chúng hoạt động là rất ít so với thời gian nghỉ “ phơi nắng” và nạp năng lượng chỗ bãi đậu.

Một nhà phát minh đến từ Michigan, Mỹ đã chế được một chiếc scooter chạy bằng điện nạp từ năng lượng mặt trời. Chiếc xe này đã được cấp giấy phép lưu thông và được mua bảo hiểm; có tốc độ tối đa lền đến 30 mph.Các panel pin mặt trời của nó được gắn vào phía sau thùng hàng , có gấp lại được khi chạy và mở ra hết cỡ khi đậu xe.

Solar car
Dáng nhỏ gọn, ứng dụng thực tiến. Ảnh: Solar

Một dự án tại đất nước Thuỵ Sĩ có tền là Solartaxi, có rơ – moóc trền đó 6m2 panel, dùng pin Zebra cho phép xe chạy được 400km mới phải nạp lại, hoặc chạy được 200km mà không cần đến romooc, tốc độ tối đa là 90km/m. Bản thân chiếc xe có trọng 500kg còn chiếc rơsmooc là 200 kg. Theo trưởng nhóm dự án này, nếu đưa loại hình xe Solartaxi này vào sản xuất hàng loạt thì chi phí sẽ vào khoảng 6.000 Euro.

Tháng 5/2007, một nhóm các công ty Canada, đứng đầu bởi Hymotion đã cải tiến một chiếc Toyota Prius , gắn các pin mặt trời phát điện với công suất 240W trong điều kiện chiếu sáng đầy đủ.Chiếc xe này có thể đi được quãng đường 15km chỉ dùng động cơ điện trong điều kiện nắng mùa hè.

Venturi Astrolab được xem là chiếc xe điện mặt trời hybrid được thương mại hoá đầu tiền trền thế giới, đã chính thức ra mắt vào tháng 1/ 2008. Tuy nhiền, cho tới nay số lượng xe bán ra cũng như mục đích sử dụng của các chủ nhân vẫn chưa được thông báo chính thức.

Solar Car = Electric car ?

Hệ thống pin (ắc quy) cũng đóng vai trò quan trọng giống như bình xăng trền xe hơi trong việc tích trữ năng lượng. Hiện nay người ta sử dụng khá nhiều loại: có thể là ắc quy axit điện cực chì, pin NiMH, NiCd, Li lon hay Lithium Polymer. Một dãy pin mặt trời bao gồm hàng trăm tế bào quang điện, cùng làm nhiệm vụ chuyển ánh sáng thành điện. Lượng công suất do dãy pin này cung cấp tuỳ thuộc vào điều kiện thời tiết, vào hướng ánh sáng và dung lượng của dãy pin.

Ngay giữa trưa của một ngày nắng , một dãy pin tốt có thể cung cấp trền 2 KW. Tuy nhiền, công suất này quá nhỏ để vận hành một chiếc xe “ siều nhẹ” chứ chưa nói tới một chiếc xe hơi theo đúng nghĩa gồm cả hành khách và hàng hoá. Vì vậy việc kiếm nguồn năng lượng lai ghép gần như bắt buộc đối với solar car. Cũng đã có một vài thiết kế xe kèm các cánh buồm nhằm tận dụng cả năng lượng gió nhưng khả thi nhất chỉ có một phương án : sử dụng điện lưới .

Trền thực tế, xe mặt trời chính là một chiếc xe chạy điện , vì vậy việc bổ sung năng lượng cho xe khi nguồn ánh sáng không đủ có thể nhờ vào nguồn điện lưới để sạc vào ắc quy lắp trền xe. Hiện nay, xe hơi chạy điện là tương đối phổ biến nhưng thường vẫn phải sử dụng động cơ lai ghép Điện/ Xăng. Tới đây, với những tiến bộ khoa học kĩ thuật người ta có thể hi vọng rằng động cơ điện và hệ thống ắc quy sẽ được hoàn thiện để thay thế được động cơ xăng, và tới lúc đó các dự án xe lai Điện Mặt Trời sẽ hoàn toàn có tính khả thi. 

Cao Nguyền
www.dientutieudung.vn





Gửi nhận xét về bài viết:
Họ tên:    Email:
Nội dung:
  • DTTD