SOLARBETRIEBENE AUTOS – EINE SACKGASSE ODER DIE ZUKUNFT DES AUTOMOBILS?

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Am 31. August 1955 wurde der nur 38 cm lange Kleinwagen zur Hauptattraktion auf der General Motors Powerama in Chicago. Es war kein Spielzeug, sondern das erste solarbetriebene Auto überhaupt. Genauer gesagt, eine futuristische Miniatur, in der versucht wurde, den Grundstein für eine Zukunft zu legen, in der Autos mit einer sauberen, unerschöpflichen Energiequelle betrieben werden - der Sonne.

Die Idee, dass Autos vollständig mit Solarstrom betrieben werden können, gewinnt heutzutage an Bedeutung, wobei die Bekämpfung der Klimakrise ganz oben auf der Tagesordnung steht. Einer seiner Schwerpunkte ist das Umdenken, wie sich Menschen bewegen. Also, 65 Jahre später, warum ist der Automarkt nicht voll von solarbetriebenen alternativen Verkehrsmitteln?

Jahrzehnte der Evolution

Das erste Modell des „Solarautos“ war nach herkömmlichen Maßstäben kein Pkw, sondern nur ein Modell. Die Idee von William G. Cobb von General Motors, genannt das Sunmobile, bestand aus 12 Solarzellen, die auf dem Dach befestigt waren, um die Energie zu erzeugen, die zum Bewegen eines kleinen Fahrzeugs erforderlich war. Dieses Konzept im wirklichen Leben zu verwirklichen war unmöglich, da die maximale Leistung der Solarzellen nicht ausreichte, um eines der Autos dieser Zeit zu betreiben, aber Sunmobile zeichnete ein Bild davon, wohin die Automobilindustrie gehen könnte. Dies war der erste von vielen Prototypen.

Das erste lebensgroße "Solar"-Modell erschien einige Jahre später - im Jahr 1960. Das amerikanische Unternehmen International Rectifier baute den Baker Electric von 1912 zu einem solarbetriebenen Auto um, das auf 20 km / h beschleunigen und drei Stunden fahren kann.

Der Bluebird, 1977 von Ed Passeneri gebaut, gilt vielen als das erste echte Solarfahrzeug. Das Versuchsmodell hatte drei Räder und konnte sich ohne Batterie mit der von Photovoltaikzellen erzeugten Energie fortbewegen.

1982 war The Quiet Achiever das erste solarbetriebene Auto, das lange Strecken zurücklegen konnte. Er reiste 4.000 km von der Westküste Australiens bis zur Ostküste, was knapp 20 Tage dauerte.

Die 1980er Jahre sahen den ultimativen Test für solarbetriebene Fahrzeuge - den Rennsport. 1985 veranstaltete die Schweiz den ersten offiziellen Solarauto-Wettbewerb: die Tour de Sol.

Das bisher bekannteste Rennen, die World Solar Challenge, wurde erstmals 1987 ausgetragen. Jetzt findet die Veranstaltung alle zwei Jahre statt und die Hauptteilnehmer sind Universitäts- und Unternehmensteams. Solarautos, die mit Energiepaneelen (normalerweise ein Quadrat) bedeckt sind und sich auf 3-4 Miniaturrädern bewegen, konkurrieren miteinander. Sie sehen eher aus wie Bobs als Autos, aber dieses Wunderwerk der modernen Technik ist in der Lage, Geschwindigkeiten von über 80 km / h bei weniger Energieverbrauch als ein Haartrockner zu erreichen. Diese Technik ist alles andere als ein praktikables Analogon zu modernen Autos, ermöglicht jedoch die Analyse und Verbesserung der Technologie.

Ein ähnlicher Wettbewerb findet regelmäßig in Australien statt, an dem mehr als 50 internationale Teams aus Dutzenden von Ländern teilnehmen. Außerhalb des Rennsports haben sich Photovoltaikzellen jedoch noch nicht im Automarkt durchgesetzt. Die Haupthindernisse sind:

unerschwinglich hohe Kosten im Zusammenhang mit der Einführung von Technologie;
Platz, der die Anzahl der auf dem Auto platzierten Platten begrenzt;
die Entfernung, die das Auto zurücklegen kann;
die Geschwindigkeit, die er entwickeln kann.

Projekte und Perspektiven

Es gibt eine Reihe von Initiativen für Solarfahrzeuge, die versucht haben, dem Verbraucher die Tür zu öffnen. Eines der am meisten diskutierten ist das Lightyear One, ein solarbetriebenes Elektrofahrzeug mit großer Reichweite (725 km WLTP), das netzunabhängig ist. Es verwendet Photovoltaikzellen, die nach Angaben ihrer Schöpfer 20 Prozent mehr Energie liefern können als herkömmliche und unabhängig arbeiten, auch wenn einige von ihnen im Schatten stehen. Bei einem Preis von 150.000 Euro ist dies für die meisten Autoenthusiasten keine akzeptable Option, aber die Idee hat interessante Perspektiven.

Ein anderes ähnliches Auto - Sono-Sion... Es verwendet 248 über den "Körper" verstreute Solarzellen, die eine zusätzliche Reichweite von 21 Meilen (34 km) zusätzlich zu 155 Meilen (250 km) bieten, die es mit Batterie betreiben kann. Bei kurzen Distanzen ist die volle Autonomie der Maschine gewährleistet. Der Preis beträgt 25.500 Euro.

Viele tragfähige Projekte sind aus finanziellen Gründen ins Stocken geraten. Ein solcher Fall ist ein zweisitziges Auto, das in Spanien für den Stadtverkehr entwickelt wurde. Der Preis ist erschwinglich - 5.000 Euro, aber das Team hinter dem Projekt gab kürzlich bekannt, dass es die Initiative wegen fehlender Finanzierung für die Produktion der ersten Einheiten beendet.

Warum Solarenergie besser ist als Strom

Privatautos verursachen bis zu 73 Prozent der Umweltemissionen. Die Verbreitung von Elektrofahrzeugen wird die Umweltverschmutzung reduzieren, aber nicht beseitigen. Kraftwerke, Stromleitungen, Ladekommunikation - all dies schadet der Natur und versteckt sich vor den Augen normaler Benutzer. Ein vollständig solarbetriebenes Fahrzeug ist garantiert sauber und frei von gefährlichen Abgasen wie Elektrofahrzeuge.

Während die Realität eines erschwinglichen Solarfahrzeugs in Massenproduktion ein Traum bleibt, kann Solarstrom auch auf andere Weise helfen. Zum Beispiel, wenn Autos nicht mit Sonnenkollektoren ausgestattet sind, sondern mit Strom versorgt werden, der von externen Batterien auf dem Dach eines Hauses, einer Garage usw.

Es besteht auch die Möglichkeit (bereits an diversen kommerziellen Modellen getestet) Sonnenkollektoren auf Autodächern als zusätzliche Energiequelle zu platzieren, die nicht für die eigentliche Bewegung des Autos gedacht ist, sondern für andere Zwecke - zum Beispiel die Stromversorgung die Klimaanlage.

Solarhybride

Derzeit gibt es keine vollständig solarbetriebenen Serienfahrzeuge. Es sind jedoch eine Reihe von Hybriden aufgetaucht, die die Solartechnologie zu elektrischen hinzufügen. Autos wie der Sono Motors Sion, Lightyear One und Toyota Solar Prius werden in den nächsten Jahren auf den Straßen unterwegs sein.

Sono-Motoren Ist ein deutsches Startup für die Produktion von Elektrofahrzeugen. Der Sion wird im Wesentlichen ein selbstladendes Elektrofahrzeug mit eingebauten Sonnenkollektoren sein, das das Auto auch dann mit Strom versorgen kann, wenn es nicht an das Stromnetz angeschlossen ist. Eines der interessantesten Features ist das Luftreinigungssystem: In das Armaturenbrett integrierte Inselmoosstränge filtern die Luft, regulieren Temperatur und Luftfeuchtigkeit.

Lichtjahr einsEingeführt im Jahr 2019 und entwickelt von einem Team von Ingenieurstudenten, die die Rennen der World Solar Challenge 2013, 2015 und 2017 gewonnen haben, ist es auch ein solarbetriebenes Hybrid-Elektrofahrzeug. Es wird erwartet, dass die Basis-"Flugreichweite" der Maschine 725 km beträgt und jede Stunde in der Sonne die Reichweite um etwa 12 km erhöht. Das Auto ist definitiv luxuriös. Der Start ist für 2021 geplant.

Dritter Pionier - Toyota Solar Prius... Der aktuelle Prius bietet bereits optional Sonnenkollektoren an, aber der neue Solar wird über einzigartige Sonnenkollektoren verfügen – ultradünne Panels, die von Sharp entwickelt und häufig auf Satelliten verwendet werden. Sie sollen einen deutlich höheren Wirkungsgrad bieten als die Siliziumzellen, die die Basis der günstigsten Solarstromsysteme bilden, und die Reichweite um 56 km erhöhen.

Gibt es eine Chance für "Sonnenautos"

Wie effizient solche Maschinen sein werden, ist schwer zu sagen, bis sie vom Leben getestet wurden. Die Wissenschaft sagt selten direkt "Nein", aber in diesem Fall ist Vorsicht geboten. Experten schätzen, dass selbst die energieeffizientesten Solarmodule für ein Auto mit einer Reichweite, die mit heutigen Elektrofahrzeugen vergleichbar ist, nicht ausreichen – es sei denn, Sie warten ein paar Tage, bis das Auto auf natürliche Weise aufgeladen ist. Dies liegt an Daten darüber, wie viel Energie Sonnenkollektoren sammeln können.

Auf jeden Quadratmeter der Erde gibt es tagsüber ungefähr 1 Kilowatt Sonnenenergie (die tatsächliche Menge variiert von Ort zu Ort - von 0,2 kW in Norwegen bis 2 kW in Saudi-Arabien). Das bedeutet, dass selbst ein ultraeffizientes Solarpanel, das 100 Prozent der Sonnenenergie einfängt, hypothetisch nur 1 Kilowattstunde pro Quadratmeter pro Stunde Sonnenlicht ernten kann.

Tesla Model 3 fährt knapp 7 km pro Kilowattstunde. Angenommen, unser Solarauto hat die gleiche Energieeffizienz mit vier Quadratmetern unglaublich produktiver Solarmodule (so viel wie Sono Motors plant, Sono zu installieren), wird es über 6 Stunden Dauerladung brauchen, um 160 km zurückzulegen. Zurück zur tatsächlichen Effizienz (weniger als 25%) stellen wir fest, dass eine Maschine 26 Stunden Sonneneinstrahlung braucht, um eine so große Energiemenge zu erzeugen.

Dünnschichtelemente mit Perowskiten können dabei helfen. Perowskite sind Kristalle, die nach dem russischen Mineralexperten Lev Perovsky benannt sind. Sie erfordern keine großen Abbaukosten, und darauf basierende Module haben eine Reihe wichtiger Vorteile gegenüber herkömmlichen Photovoltaik-Pendants auf Siliziumbasis. Sie können dünner sein als ein Blatt Papier, absorbieren Licht mit einem breiteren Wellenlängenbereich, produzieren mehr Strom bei gleicher Sonneneinstrahlung und funktionieren im Schatten und an bewölkten Tagen besser.

Aber es gibt auch andere negative Faktoren. Sonnenkollektoren sind beispielsweise weniger effizient, wenn sie nicht perfekt zur Sonne ausgerichtet sind. Und was tun in Regionen mit konstanter Wolkendecke, häufigem Regen und Schnee? Es gibt auch Schmutz, Staub, Schäden durch Steine auf der Autobahn, was die Menge der gesammelten Energie erheblich reduziert.

Die Zukunft der "Solarautos"

All dies macht den Einsatz von Sonnenkollektoren nicht unmöglich, aber bisher ist es nicht sehr praktisch. Große Transportmittel wie Busse und Bahnen können von einer größeren Fläche profitieren, aber bis erhebliche Fortschritte in der Solarzellentechnologie erzielt werden, ist es unwahrscheinlich, dass vollständig solarbetriebene Autos an den Start gehen.

Ingenieure beschäftigen sich heute mehr mit der Integration von Solarenergie in Elektrofahrzeuge, um diese effizienter zu machen. Tesla zum Beispiel plant den Einsatz von „Solarglas“, das das Schiebedach in ein transparentes Solarpanel verwandelt. Einige moderne Tesla-Produkte werden mit Solarmodulen geliefert, die im Kofferraum verstaut und über dem Dach aufgestellt werden können. Dies hat viele Hersteller dazu inspiriert, eigene Elektrofahrzeuge zu entwickeln, die Sonnenkollektoren verwenden, um sie zu stärken.

Erfreulich ist, dass die Kosten in der „Solarbranche“ sinken. Die Internationale Energieagentur (IEA) hat kürzlich einen Jahresbericht veröffentlicht, in dem erstmals festgestellt wurde, dass Solarenergie für die meisten Länder der Welt die billigste Stromquelle ist. Und die Automobilindustrie wird diese Chancen aktiv nutzen.

Fazit

Sonnenkollektoren an Autos sind noch nicht weit verbreitet. Sie reichen nicht aus, um die einzige Energiequelle zu werden, aber sie ist sauberer und sparsamer als andere. Wir werden wahrscheinlich in absehbarer Zeit keine solarbetriebenen Autos auf den Straßen sehen, aber die Idee scheint sicherlich eine gute Idee zu sein.

Der Verkehr ist vielleicht die wichtigste Waffe, um den Planeten zu töten, sowohl in Bezug auf die Ressourcen, die er verbrennt, als auch auf seine Emissionen in die Umwelt. Daher ist es selbstverständlich, dass sowohl Verbraucher als auch Hersteller nach saubereren und kostengünstigeren Transportlösungen suchen, und PV-Module werden dabei sicherlich eine Rolle spielen.