Энергия солнца будущее автомобильное топливо реферат

Автомобили на солнечных батареях

Использование альтернативных видов топлива с целью уменьшения загрязнения воздуха. Принцип работы солнечной батареи, преобразование солнечной энергии в постоянный электрический ток. Проведение соревнований между автомобилями на солнечных батареях.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ» КРАСНОЯРСКИЙ ФИЛИАЛ

Тема: Автомобили на солнечных батареях

Выполнил студент гр. М-21:

Принял преподаватель: Чёба Г.З.

автомобиль солнечная батарея

Постоянное увеличение цен на бензин и дизельное топливо, истощение мировых запасов нефти вызывают нешуточные опасения у мирового сообщества. Использование альтернативных видов топлива поможет не только решить повысить энергетическую независимость и безопасность страны, но и уменьшить загрязнение воздуха, частично решить проблему глобального потепления. Огромное преимущество некоторых видов топлива — они производятся из неисчерпаемых запасов. Одним из них является солнечная энергия, которая может обеспечить питанием разного типа электрических устройств. Рассмотрим солнечные батареи.

Солнечная батарея — несколько объединённых фотоэлектрических преобразователей (фотоэлементов) — полупроводниковых устройств, прямо преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток.

Энергия может использоваться как напрямую различными нагрузками постоянного тока, так и запасаться в аккумуляторных батареях для последующего использования при необходимости. Также, аккумуляторные батареи обеспечивают питание пиковой нагрузки, т.е. ток нагрузки обеспечивается суммой токов от солнечной батареи и от аккумулятора. Если необходимо получить 220В переменного тока, то необходимо использовать преобразователи постоянного тока в переменный ток — инверторы.

Автомобили на солнечных батареях — это автомобили которые для передвижения используют солнечную энергию.

Данный тип автомобилей появился не вчера и даже не позавчера, как думают многие. Первый автомобиль на солнечных батареях был представлен на показ еще в 1955 году. Этот автомобиль на солнечных батареях был не большого размера и передвигался без водителя, с помощью дистанционного управления.

Принцип работы такого автомобиля, не смотря на его фантастическое название, довольно прост.

Солнечные батареи, преобразовывая энергию солнечного света в электрическую энергию, заряжают аккумуляторные батареи. Те, в свою очередь, с помощью электродвигателя приводят в движение колеса автомобиля. Не надо думаю говорить, что ночью автомобили на солнечных батареях передвигаются за счет батарей, а днем за счет энергии солнца.

Первое серьезное испытание автомобиль на солнечных батареях получил в 1982 году, когда инженер-изобретатель Ханс Толструп на своем детище «Quiet Achiever» проехал поперек Австралию, при этом средняя скорость его солнцемобиля была 20 км/ч.

С тех пор на автомобили на солнечных батареях обратили серьезное внимание и другие инженеры энтузиасты, которые начали создавать еще более совершенные модели.

И как результат, в 1996 году в ходе четвертой Международной ралли автомобилей на солнечных батареях (первая была проведена в 1987 году), солнцемобиль «Dream» развил скорость в 90 км/час, а на некоторых хороших участках пути его скорость достигала 135 км/час. Расстояние, которое преодолел данный солнцемобиль, 3000 км.

Хочется отметить, что такие соревнования между автомобилями на солнечных батареях в Австралии проходят каждый год. Участок пути в те же 3000 км проходит между городами Дарвин и Аделаиды.

В среднем данные соревнования занимают около одной недели, на которых автомобили на солнечных батареях не только удивляют всех своим интересным дизайном, но и все лучшими эксплуатационными качествами.

Следует понимать, что чем легче такой автомобиль, и чем совершение у него солнечные батареи, аккумуляторы и электродвигатель, тем лучше его будут технические характеристики.

Поэтому современные автомобили на солнечных батареях это высокотехнологические устройства, в которые внедрены все последние достижения науки в области физики, химии, механики и других наук.

Поэтому не зря к соревнованиям, которые проходят ежегодно в Австралии все чаще привлекают различные студенческие группы из разных научных учебных заведений мира.

Но так как это удовольствие не из дешевых, данные проекты спонсируются крупнейшими автомобильными компаниями, которые, хотя еще не нацелены в промышленных масштабах выпускать автомобили на солнечных батареях, так как в этом пока нет смысла, очень внимательно следят за развитием данной ветки автомобилестроения, понимая, что за этим будущее.

Не удивительно, что местом проведения таких соревнований выбрали Австралию. Ведь там, в году около 300 дней солнечные, а это наиболее благоприятные условия для таких марафонов.

И хотя соревнования в Австралии уже давно превратились в шоу, за которым следят около 200 миллионов человек в мире, за результатами этих соревнований следят и многие научные центры, включая и аэрокосмического направления. Ведь уже давно не секрет, что спутники в космосе питаются от энергии солнца.

Но все же, как бы не хвалили данные автомобили, они еще очень не совершенны. И проблема лежит не только в наличии ясной погоды.

К сожалению, наука в этой области еще не достигла желаемых результатов. Солнечные батареи на автомобилях еще не совершенные, их КПД в хорошую погоду составляет всего 15%, не говоря уже про пасмурную погоду. Для сравнения, КПД двигателя работающего на бензине равно 45%.

Так же автомобили на солнечных батареях обладают очень малой мощностью. Обычно это 1 л.с. при общей площади солнечной батареи 2 кв.м.

Максимальная скорость при самых благоприятных условиях 100 км/час, но про перевозку грузов или даже дополнительного пассажира речи даже не идет.

Но не так все плохо, как кажется.

Как мы видим из проводимых в Австралии соревнований, есть люди, которые верят в будущее автомобилей на солнечных батареях, и благодаря новым технологическим прорывам, сбывание их ней мечты с каждым годом становится все более реалистичней.

К примеру, фирма Venturi, которая находится во Франции, уже разработала проекты двух автомобилей на солнечных батареях, которые уже можно хоть сейчас запускать в серию. Это модели Ecletic и Astrolab.

Автомобиль на солнечных батареях Ecletic, к примеру, имеет мощность в 22 л.с., что уже является прорывом у данного типа автомобилей.

Конечно, они еще не полностью совершенны. Работают данные автомобили полностью без топлива, и при скорости в 50 км. час они способны проехать всего лишь 50 км. без подзарядки (то есть в городе только съездить на работу и назад).

Так же разработчики понимали, что их автомобили на солнечных батареях будут эксплуатироваться не только в Австралии, где 300 дней в году солнечные, а в Европе, где количество солнечных дней значительно меньше.

Поэтому для пасмурной погоды, АКБ автомобиля можно в любой момент подзарядить через обычную розетку и ехать дальше. Время зарядки 5 часов.

А если нет под рукой розетки, то в автомобилях предусмотрена возможность использовать ветровую энергию, благодаря которой автомобили могут проехать не более 15 км. При условии, что ветер довольно сильный.

Но автомобиль на солнечных батареях Astrolab, получился более совершенным, чем Ecletic. Он уже способен проехать 110 км и при этом разгонятся на участках до 120 км/час.

Конечно же, на современном этапе развития автомобилей на солнечных батареях, нельзя на полном серьезе относиться к данному типу автомобилей, как альтернативному средству передвижения, тем более, что стоимость таких автомобилей варьирует в пределах 25 тыс. ЕВРО (1 000 000 руб.). Скорее всего, это игрушки для богатых, чем автомобили для повседневного использования.

Но наука не стоит на месте, ведь более 100 лет назад первые автомобили, который появился на дорогах, тоже вызвали недоумение и не понимание, а теперь это технологические шедевры, без которых жизнь на земле просто бы остановилась.

Кто знает, пройдет еще каких-то лет 50, а может быть и меньше и без автомобилей на солнечных батареях человечество тоже уже не сможет жить. Поживем, увидим.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Неисправности, которе возникают в аккумуляторных батареях, их диагностика и способы их ремонта. Проверка аккумуляторной батареи. Заряд аккумуляторной батареи электролитом. Регламенты работы по техническому обслуживанию аккумуляторных батарей.

реферат [677,1 K], добавлен 17.10.2007

Характеристика назначения и устройства аккумуляторной батареи, которая обеспечивает питание электростартера при пуске двигателя и других потребителей электроэнергии при неработающем генераторе или его недостаточной мощности. Принцип работы и расчеты АКБ.

курсовая работа [1,3 M], добавлен 04.05.2010

Уровень и глобальные проблемы автомобилизации в мире и в России. Динамика выпуска автомобилей: движущие силы и тенденции развития. Автомобильный рынок России: импорт, экспорт; широкий выбор альтернативных видов топлива и технологий; автомобили Volvo.

реферат [980,8 K], добавлен 24.02.2012

Характеристика систем центрального и многоточечного впрыска топлива. Принцип работы плунжерного насоса, применение электромагнитных форсунок. Особенности топливного насоса с электрическим приводом. Причины неисправности систем впрыска топлива Bosch.

дипломная работа [4,3 M], добавлен 06.02.2012

Характеристика непредельных углеводородов. Нефть и её переработка. Топлива для ДВС с искровым зажиганием. Коэффициент избытка воздуха. Зависимость работы двигателя от состава смеси. Топлива для дизельных двигателей. Масла и смазки. Технические жидкости.

контрольная работа [3,4 M], добавлен 18.07.2008

Источник

Чем заправить авто из будущего?

Крупнейшие мегаполисы мира встречают вас серым видом: застывший над городом тяжелый смог, образованный выхлопными газами.

Наряду с задымлением, в воздух выделяется углекислый газ, изменяющий наш климат на Земле.

Также многие государства задумываются об энергетической независимости.

Не волнуйтесь, автомобиль не исчезнет. Как раз когда вы читаете, сегодняшние ученые исследуют топливо будущего. На чем будут работать двигатели завтрашних автомобилей? Рассмотрим трех самых многообещающих кандидатов.

Водород – топливо космической эры

1. более энергоемкий, чем бензин или аккумулятор для электромобиля;
2. в качестве выхлопа вода;
3. быстро заправляется.

1. очень дорогой в производстве;
2. трудность в хранении и транспортировке;
3. несовместимость с сегодняшней инфраструктурой.

На бумаге водород – весьма многообещающее горючее, но высокая стоимость и проблемы с хранением не дают возможности его широкого использования в ближайшем будущем.

Когда ученым понадобилось топливо для космической отрасли, они обратили внимание на водород. Водородные топливные элементы использовались, чтобы привести в действие электронику в командных модулях, включая миссию 1969 года, в которой люди впервые высадились на Луну.

Энергоблоки хоть и выглядят необычно, тем не менее очень похожи на батареи. Они также производят электричество, что дает основание считать автомобиль, работающий на подобном элементе, электромобилем. Для выработки электроэнергии в топливных элементах взаимодействуют два химических вещества.

Могут использоваться и другие, включая метанол и этанол. Но, как правило, применяется водород, поскольку у него высокая энергоемкость на единицу веса, а побочным продуктом является вода. Поэтому, если у вас водородный автомобиль, можно пить его выхлоп.

Топливные элементы почти не ограничены размерами и могут применяться в различных транспортных средствах.

Но не все так радужно. К сожалению, у водородных топливных элементов есть серьезные недостатки.

Во-первых, энергия в них не хранится.

Во-вторых, нет больших естественных источников чистого водорода на Земле, в отличие от ископаемого топлива. Это означает, что он должен производиться с нуля. Также водород – очень энергоемкое вещество. Это преимущество становится и недостатком, так как требует больших затрат энергии для производства.

Несмотря на некоторые многообещающие новые технологии, сегодня в почти каждом мыслимом промышленном сценарии стоимость водорода превышает цену бензина.

Кроме всего, водород – газ. Для использования он должен находиться в сжатом состоянии при высоком давлении, что затрудняет хранение и транспортировку. Например, для сохранности 5 кг водорода нужен крупный 171 литровый бак, удерживающий газ при давлении в 340 раз превышающим атмосферное.

Заправка транспорта сжатым газом требует дорогой инфраструктуры. Водородная заправочная станция стоит приблизительно 2 миллиона долларов США. Добавьте затраты на транспортировку и производство водорода. Все это потребует значительных долгосрочных инвестиций.

Тем не менее многие автопроизводители создали прототипы автомобилей на водородных топливных элементах, включая Фиат, Фольксваген и BMW. А Пежо-Ситроен даже произвел работающий на водороде квадроцикл.

Батареи – высокое напряжение в реальности

1. отсутствие выхлопа;
2. практически бесшумная работа;
3. для зарядки используется электросеть;
4. батареи уже запущены в массовое производство.

1. большие габариты;
2. тяжелые;
3. долгое время зарядки;
4. большая часть электричества многих стран производится работающими на угле ТЭС.

Электромобиль – давняя мечта изобретателя. С правильным правительством и промышленной поддержкой он давно стал бы массовым. Есть много теорий заговора о том, что погубило «чистый» автомобиль. Но любая история об электромобилях должна начинаться с обсуждения энергоносителей.

После 20 летнего технологического пути сегодня золотым ребенком является литий-ионный аккумулятор. Он существенно легче, держит больше энергии и более эффективен, чем предшествующие ему батареи. Они используются во всей бытовой электронике.

Все же сегодняшние самые лучшие батареи вырабатывают существенно меньше энергии, чем водород или бензин. Средний запас хода электромобиля составляет 60 км. Поэтому технологии чистой энергии являются дополнением к традиционным.

Хотя возможности электромобилей постоянно расширяются. Например, Мини-E проезжает 240 км на одной зарядке. Но Мини-E – крошечный автомобиль с крупной батареей весом более 300 кг, из-за которой проектировщикам пришлось пожертвовать задними сиденьями.

Помимо ужасного модельного ряда, есть и другой недостаток. Аккумуляторы очень не спешат заряжаться.

Однако, чтобы справиться с различными проблемами внедряются технологические инновации. Израильская компания пошла по необычному пути: создание пунктов замены отработанных аккумуляторных батарей.

Другие решения включают внедрение мощных станций, где время заряда может быть снижено до тридцати минут. Также существует возможность зарядить специальные батареи всего за 10 секунд, используя очень высокое напряжение. Но если что-то пойдет не так, существует опасность получить серьезный вред здоровью.

В совокупности, вышеперечисленные технические проблемы убили первый электромобиль массового производства – EV-1 GM.

Все же прогресс не стоит на месте. Многие компании мира исследуют новые типы элементов для создания более энергоемких и простых в обслуживании аккумуляторных батарей. И недолог тот час, когда мы перестанем дышать городским смогом.

Биотопливо – мать-природа к спасению

1. отсутствует необходимость в новой инфраструктуре;
2. возобновляется;
3. представляет собой нейтральный углерод;
4. производится и применяется.

1. может нанести вред более старым автомобилям;
2. конкуренция с производством продуктов питания;
3. нужно большое количество биомассы для удовлетворения мировой потребности.

Сегодня биотопливо уже используется. С дальнейшим развитием технологий и увеличением производства его применение будет только расти. Несмотря на все перспективы, воздействие на окружающую среду – предмет интенсивного обсуждения.

Биотопливо – любое топливо, полученное из биологических материалов, например, таких как щепа, сахарное или растительное масло. Биогорючее от традиционного отличается двумя важными свойствами.

При добыче и сжигании ископаемых энергоресурсов дополнительно выделяется углекислый газ и накапливается в атмосфере. А биотопливо изготовлено из сельскохозяйственных культур, использующих двуокись углерода из окружающей среды для фотосинтеза. Поэтому при использовании биотоплива новый углекислый газ не выделяется (нейтральный углерод), что не ведет к климатическим изменениям.

Кроме всего, для биогорючего сырье выращивается.

Но несколько экологических «грязных пятен» портят радужную картину.

Для превращения биологического материала в биотопливо необходим производственный процесс, требующий затраты энергии. И, если она не из возобновляемого источника, производство вызывает загрязнение.

Вторая проблема состоит в том, что замена ископаемого топлива в мире на биотопливо требует огромного количества новой биомассы. Это может значительно сократить мировые продовольственные запасы. Этанол традиционно производится из зерна. Есть непродовольственные источники, например, пальмовое масло. Но они часто влекут за собой уничтожение девственных лесов.

Хорошие новости в том, что существует широкий выбор биологического материала для создания разных видов биогорючего. Метан, топливные добавки в виде этанола, более тяжелое дизельное топливо.

Направление получает значительную сумму правительственных субсидий, так как биотопливо совместимо с существующими двигателями внутреннего сгорания. Поэтому не требуется никакой новой инфраструктуры и автомобилей.

Производители сосредоточили усилия на создании этанола из целлюлозы, несъедобных частей растений. В этом два преимущества. Во-первых, отсутствует конкуренция с производством продуктов питания. Во-вторых, целлюлоза – самый богатый биологический материал на Земле.

Во многих странах используют биодобавки. Например, в Австралии этанол объединен с бензином в 10 процентную смесь, известную как E10. Почти все автомобили, сделанные после 1986 года, могут на ней безопасно ездить. Биодизель – другая топливная смесь (B10).

Какое будет топливо будущего?

Когда запасы ископаемых энергоресурсов сократятся до критических объемов, победит самая дешевая и быстрая в реализации альтернатива.

Поэтому биотопливо в настоящее время возглавляет гонку. Оно уже в продаже, широко используется и понижается в цене за счет роста производства. Электромобили едут вторыми с небольшим отрывом. Водородные автомобили без инфраструктуры плетутся на последнем месте.

Хотя внезапный технологический прорыв, такой как дешевый способ сохранять большое количество водорода, может изменить игру.

Источник