لماذا لا نقوم بتشغيل السيارات الكهربائية بالطاقة الشمسية؟

 الألواح الشمسية تتطلب مساحة كبيرة لإنتاج طاقة كبيرة، كما أنها مكلفة أيضًا، وبكفاءة تصل إلى 46٪، فهي ليست الخيار الأكثر شيوعًا لتشغيل سيارة كهربائية.

لماذا لن نضيف الألواح الشمسية إلى السيارات الكهربائية؟

عندما أدركنا أن الفحم الموجود على الأرض، المسؤول عن ما يقرب من 70٪ من احتياجاتنا من الطاقة، من المرجح أن ينفد، قررنا إيجاد بديل. بالتأكيد، لدينا ديزل وبنزين وغاز طبيعي، لكن هذا أيضًا سينفد في النهاية.

على مدى العقدين الماضيين، كان البشر يحاولون استخدام مصادر الطاقة المتجددة كمزود رئيسي للطاقة. تتوفر أشعة الشمس في كل مكان تقريبًا على الأرض وهي حاليًا واحدة من أكثر الخيارات رواجا لتوليد الطاقة. من المدهش تمامًا أننا عرفنا عن طاقة الشمس لآلاف السنين، لكننا لم نتمكن من الاستفادة من الطاقة الشمسية حتى وقت قريب. هناك مصادر أخرى للطاقة أيضًا، مثل طاقة الرياح والمد والجزر، ولكن لتسخيرها، يجب تطوير التكنولوجيا التي توفرها أكثر.

كيف عرفنا لأول مرة عن الطاقة الشمسية؟

كان Ingenhousz الفيزيائي الهولندي الأول الذي اكتشف التمثيل الضوئي في النباتات. وكان استنتاجه أن النباتات تحتوي على الكلوروفيل، الذي يمتص ضوء الشمس ويستخدم هذه الطاقة الضوئية، إلى جانب ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، لإعداد السكر والماء. كان هذا في طريق العودة في عام 1730. نظرًا لأن الخلايا البشرية لا تحتوي على الكلوروفيل، فلا يمكننا صنع طعام لأنفسنا.

في عام 1839 ، لاحظ العالم الفرنسي إدموند بيكريل (والد هنري بيكريل، أول رجل لاحظ النشاط الإشعاعي) أن بعض المواد تنتج الكهرباء عند تعرضها للضوء. تم "تحقيق" اكتشافه بعد ما يقرب من 100 عام عندما صنع راسل أول خلية شمسية في عام 1941. في البداية، كانت الخلية الشمسية ذات كفاءة منخفضة جدًا ولم يتم اعتبارها مصدرًا حيويًا لتوليد الكهرباء. في الوقت الحالي، تحول الوحدة الشمسية الأكثر كفاءة حوالي 21.5٪ من الطاقة الشمسية الواردة إلى كهرباء.

إمكانيات الطاقة الشمسية

لا يزال حصاد الطاقة الشمسية في مرحلة مبكرة من التطور. لدينا الكثير لنتعلمه ونختبره في هذا المجال، لكن هذا المصدر الطبيعي لديه إمكانات هائلة. تضربنا الشمس بما يقرب من 173000 تيراواط من الطاقة في أي لحظة أي ما يقرب من 10000 مرة من الطاقة المطلوبة للأرض!

على الرغم من كل هذه الخسارة، إذا أمكن تسخير ساعة واحدة من الإشعاع الشمسي بالكامل، فسيكون ذلك كافياً لتشغيل العالم بأسره لمدة عام كامل! الآن، هل هناك أي مخاطر عندما يتعلق الأمر بالاستفادة من هذا المورد؟

إذا كان هناك الكثير من الإمكانات، فلماذا لا نستخدمها؟

العلماء في جميع أنحاء العالم متحمسون للغاية لاستخدام هذه الطاقة، وقد تم تصميم العديد من التطبيقات التي تعمل بالكهرباء بحيث يمكن تشغيلها على الألواح الشمسية .

لقد حاول الناس استخدام الطاقة الشمسية لتشغيل المصابيح والساعات وشواحن الهواتف المحمولة وعدد لا يحصى من المنتجات الأخرى، لكن لم ينجح أي منها بما يكفي ليتم تسويقه واستبدال المنتجات الحالية على نطاق واسع. في الأساس، بقدر ما نود دمج مصدر الطاقة هذا في حياتنا اليومية، فهناك قيود في استخدامه.

في الآونة الأخيرة، مع ظهور السيارات الكهربائية، اكتسبت فكرة تزويدها بالطاقة الشمسية زخمًا أيضًا. أولاً، السيارات الكهربائية - على الرغم من أنها تعمل بالكهرباء ولا تستخدم الوقود - لا تزال غير جاهزة! بالنظر إلى أن الكهرباء التي نستخدمها يتم توليدها من خلال حرق نفس الوقود المستخدم في السيارات! لذلك من الناحية الفنية ... ليست مناسبة.

ومع ذلك، ماذا لو كانت سيارتك تحتوي على ألواح شمسية يمكنك شحنها؟ هكذا سيكون هذا بالفعل آلة نافعة جدا!

كان من المفترض أن يحتوي طراز Tesla Model 3 على سقف من الألواح الشمسية، كما تدعي Karma Revero أن لديها سقفًا شمسيًا من المفترض أن يعمل على تشغيل السيارة بدلاً من الكهرباء.

Tesla model 3

حتى مع وجود الخلايا الشمسية الأعلى كفاءة، والتي تتفوق بنسبة 46٪ ، لا يزال هناك بعض الشك في أن السقف الشمسي يمكنه تشغيل جميع الوظائف الأساسية للسيارة.

ما الذي يمنعنا من تسخير الطاقة الشمسية؟

تخضع كفاءة الألواح الشمسية المستخدمة حاليًا لاستيفاء معايير مختلفة، بما في ذلك ما يلي:

• نوع الألواح الشمسية - هناك ثلاثة أنواع أساسية من الألواح، منها الألواح الشمسية أحادية البلورة هي الأكثر كفاءة، والألواح متعددة البلورات تأتي بعد ذلك، والألواح ذات الأغشية الرقيقة هي الأقل كفاءة. اعتمادًا على نوع الألواح الشمسية المستخدمة، ستختلف كمية الكهرباء المولدة بشكل كبير.
• المنطقة - تحتل الألواح الشمسية مساحة كبيرة من المساحة. يمكن أن تولد مساحة 10 أقدام مربعة ما يقرب من 50 واط من الطاقة في ظل ظروف مثالية. تبلغ مساحة السيارة المتوسطة 10-25 قدمًا مربعة على السطح، والتي يمكن أن تولد ما بين 50-150 وات. هذه طاقة بالكاد كافية لإضاءة المصباح!
• درجة الحرارة - تعتبر درجة الحرارة المعتدلة المشمسة مثالية، لأن درجات الحرارة العالية للغاية يمكن أن تقلل من كفاءة الألواح الشمسية. ماذا يفعل الناس في الشتاء أو عندما تمطر؟ يجب أن تعمل السيارات في جميع الظروف الجوية، لذلك إذا كانت الألواح الشمسية تحد من وظائف السيارة، فإنها تصبح عديمة الفائدة عمليًا.
• الظل - الظل المتساقط على الألواح الشمسية يقلل من كفاءتها ويمكن أن يقلل من فعالية النظام الشمسي بأكمله. لا بد أن يكون هناك ظل عندما تكون السيارة متوقفة أو عندما يتم وضعها في مرآب لأن بنيتنا التحتية الحالية ومعاييرنا الثقافية ليست مصممة لتتناسب مع السيارات الشمسية.
• مدى الحياة - الخلايا الكهروضوئية ليست دائمة. تتحلل بمعدل 0.5٪ بعد استخدام السنة الأولى. ماذا يحدث إذا تدهورت الخلايا الشمسية بمرور الوقت؟ كيف يمكن تحليل الأداء؟
• التكلفة - الأهم من ذلك، أن تكلفة الألواح والبحث والتطوير المطلوبة لتشغيل الإلكترونيات باستخدام طاقة الشمس تفوق الفوائد التي توفرها الألواح الشمسية.

تستخدم معظم السيارات التي تحتوي على أسقف شمسية اليوم الطاقة الشمسية لتشغيل بعض الوظائف الأساسية للسيارة. لكي تحصل مركبة على شحن من الألواح الشمسية التي تدوم 300 ميل، يجب أن تنتظر 90 ساعة تقريبًا، وهي فترة زمنية مزعجة!

بينما لا يزال هناك وقت قبل أن نتمكن من قيادة السيارات التي تعمل بالطاقة الشمسية بالكامل، إلا أن هناك بعض البدائل، مثل محطات الطاقة الشمسية، التي يتم تصميمها لتقليل اعتمادنا على الوقود الأحفوري لتوليد الكهرباء.

سيارة كهربائية، جزء من نظام مشاركة السيارة، تقف عند محطة شحن تعمل بالطاقة الشمسية (الخلايا الكهروضوئية)

توليد الكهرباء من الألواح الشمسية ليس بالمهمة السهلة. بالنظر إلى كفاءة الألواح، من أجل تشغيل السيارات أو احتياجات الكهرباء المنزلية، سنحتاج إلى لوحات أكثر كفاءة، لكننا ببساطة لم نصل إليها بعد.

في حين أن هناك بعض مشكلات التصميم التي تمنعنا من استخدام الأسقف الشمسية على السيارات، فهناك أيضًا تكلفة الألواح إلى جانب تعقيد الإلكترونيات التي قد تتطلبها السيارات. المركبات التي تعمل بالطاقة الشمسية هي بالتأكيد المستقبل، لكن ليس المستقبل القريب. مع استمرار انخفاض تكلفة الألواح الشمسية وزيادة كفاءتها، ستبدأ الأشياء في الظهور "أكثر إشراقًا" لهذا الخيار البديل والمستدام!