Солнечный транспорт

Солнечный транспорт В 1982 г . изве стный австралийский искатель прик лючений Ханс Толструп на построенном им с Ларри Перкинсом солнцемобиле "Quiet Achiever" ("Тихий рекордсмен ") п ересек пятый континент с запада на восток со средней скоростью 20 км /ч . Автомобилисты , легко разгонявшиеся до 200 км /ч на сери йных , завид е в неторопливый экипаж , снисходительно улыбались...В 1996 г . победите ль IV Международного ралли солнцемобилей - "Dream" ("Мечта "), на создание которого японская компания "Honda" не пожалела 2 млн долл ., прошел 3000 км между Дарвином и Аделаидой со средней с коростью почти 90 км /ч , на отдельных участках достигая 135 км /ч . Снисходительных ул ыбок уже не было... Во имя чего авто - и аэрокосмические концерны вкладывают в экзотические солнцемобил и миллионы долларов ? Дело не только в амбициях и рекламе , но и в том , ч то транспорт на солнечной энергии со временем поможет выбраться из глобальной экологической катастрофы и энергетического кри зиса . Автомобиль , воплотивший мечту человека о свободе передвижения , тем не менее , назыв ают чумой XX в . Завоевав планету , он стал г лавным потребителем невосполнимых природн ых ресурсов , загрязнителем земли , воды и в оздуха , источником шума . Его доля в загряз нении атмосферы Москвы - еще недавно одной из самых чистых столиц - превышает 90%. Автомобиль ХХ I в . должна быть экологич ески чист ым . Во всех развитых странах реализуются государственные программы по эко логичному и экономичному транспорту . Так , в США по программе PNGV (Partnership for a New Generation of Vehicles - сотрудничество в создании нового поколения транспортных средс тв ) в 1 9 99-2004 гг . выделено . 161млн долл . на разработку прототипа экологически чистог о легкового автомобиля с расходом топлива не более 3 л на 100 км . К наиболее перспективным транспортным сре дствам грядущего столетия относят электромобиль . Однако его источники энергии - аккумуля торные батареи - пока не могут конкурировать с бензином и дизельным топливом . Без ка чественного скачка их характеристик электромобил и будут иметь ограниченное применение (перево зки по заданным маршрутам , выставочные , парков ые и другие за к рытые зоны ). Пок а они не сравнимы с традиционными автомоб илями ни по техническим данным , ни по стоимости , ни по удобству эксплуатации . Конкур ентоспособное и сравнительно "чистое " транспортное средство сегодня можно разработать только по схеме "гибридного э лектромобиля " с комбинированной энергетической установкой , в ключающей двигатель внутреннего сгорания (ДВС ), электродвигатель и буферный накопитель энергии . Исследования по программе PNGV подтверждают тех нико-экономическую целесообразность создания такого э лектромобиля , который примерно на порядок "чище " обычного автомобиля из-за мен ьшего расхода топлива и работы ДВС в оптимальном режиме . Экологическая чистота электромобиля на са мом деле далеко не бесспорна (если его аккумуляторы заряжают энергией от теплов ых электростанций - это , по сути , "нефте -" или "углемобиль ", если же от атомных - " атомобиль "). Иное дело солнцемобиль - разновидность электромобиля , получающего электроэнергию от бортовых или стационарных фотопреобразователей . Б лагодатное Солнце - поисти н е неисчерпа емый источник экологически чистой и бесплатно й энергии . Национальные программы развития ге лиоэнергетики и гелиотехники приняты в 70 с лишним странах - от Скандинавии до Австралии . Однако , как ни впечатляют достижения р екордсменов трансавстралий ских и других п рестижных ралли , солнцемобили на дорогах сего дня не встретишь . Похоже , что и в ближа йшем будущем солнцемобили смогут позволить се бе лишь нынешние обладатели "Rolls-Royce", "Ferrari" и "Porsche". Специалисты полагают , что солнечный транс порт станет всерьез конкурировать с авт омобильным , когда эффективность доступных по цене солнечных элементов (фотоэлектрических преоб разователей ) составит 40-50%. Пока же их КПД все го 10-12%. Чтобы солнцемобили с мощностью солнечных батарей 1,5-2 кВт "догнали " автомобили с двигателями в 100 раз мощнее , необходимо использовать легкие и прочные конструкционные материалы , эффективные системы электропривода , достижения аэродинамики , гелио - и электротехник и , электроники и других наук . Конструкции транспортных средс т в будущего и о трабатываются на ралли солнцемобилей . У солнцемобилей достигнут минимальный для наземных экипажей коэффициент аэродинамического сопротивления (0,1). Опыт концерна "General Motors" при разраб отке рекордного солнцемобиля "Sunracer" ("Солнечный г онщик ") использован в проектировании электромобиля "Impact" ("Удар "), серийное производство которого нача лось в 1996 г . Его скорость достигает 130 км / ч , до 100 км /ч он разгоняется за 9 с и на обычных свинцово-кислотных аккумуляторах проходит 100 км.Спец и ально для солнцемоб илей сконструированы легкие бесколлекторные двиг атели постоянного тока с магнитами из ред коземельных металлов и КПД до 98%, а также эффективные микропроцессорные системы управления . В 1993 г . на трех солнцемобилях - лидерах трансавстрал и йских гонок впервые низк ооборотные двигатели встроили непосредственно в ступицы ведущих колес . Идея мотор-колеса , сама по себе не новая , в солнцемобилях позволила отказаться от трансмиссии и дове сти КПД привода до 96-97%. В 1996 г . в трансавст ралийском ра л ли участвовало уже 12 таких конструкций , а компания "Honda", вдохновленная успехом своей "Мечты ", приступила к серийном у выпуску электровелосипедов с мотор-колесом . Известные производители шин - "Michelin", "Bridgestone", "Dunlop" - разрабатывают новые ма т ериалы и протекторы для покрышек солнцемобилей . Уже созданы шин ы , которые при хорошем сцеплении с дорогой обладают самым низким коэффициентом сопротив ления качению - всего 0,007. Фирма "Michelin" производит под обные энергосберегающие шины и для серийных а в томобилей . Солнечные батареи небольшой мощности на обычных автомобилях кондиционируют воздух в салонах и подзаряжают пусковые аккумуляторы на стоянках , питают радио - и телеаппарату ру . Солнцемобили участвуют в образовательных программах ряда стран , содейс твуя не т олько техническому , но и экологическому образ ованию . Так , после победы в первых междуна родных гонках в Австралии "Sunracer" проехал по С еверной Америке и Западной Европе , делая о становки в университетах , колледжах , школах , му зеях , автосалонах и м е стах проведе ния конференций по гелиоэнергетике , электротехник е , электронике . За год в 170 таких акциях его увидели 8,5 млн человек . Более 100 тыс . школ США и Канады получили материалы о не м (лекции , компьютерные программы , задачи , описа ния экспериментов ). Разработку солнцемоб иля использовали как учебные проекты в ко лледжах . Цикл лекций о солнцемобилях , прочитан ный в Калифорнийском технологическом институте , издан отдельной книгой , которая есть в любом университете США . Как считает президент "General Motors " Р . Штемпл : "Главная цель п роекта "Sunracer" - способствовать повышению уровня теорет ических и инженерных знаний в университетах , стимулировать интерес студентов к современн ой технике ...". Этой же цели служат организов анные "General Motors " и Министерств о м энергетики США гонки солнцемобилей по дорогам штато в Флорида , Алабама , Теннеси , Кентукки , Индиана , Огайо и Мичиган специально для команд технических университетов и колледжей США и Канады . Участие в гонках рассматривается как дополнение к прослушанному к у рсу . Каждый университет самостоятельно разрабатыв ает конструкцию , ищет средства , подбирает мате риалы и комплектующие , строит и испытывает оригинальный солнцемобиль , обучает гонщиков и т.д . Три победителя студенческих гонок уч аствуют в трансавстралийском р алли " Всемирный солнечный вызов ". Солнцемобили конструируют студенты и школ ьники всех континентов . Это позволяет овладет ь последними достижениями в различных областя х науки и техники и освоить разные сп ециальности - от программиста и электронщика д о слеса ря и гонщика . Международная фед ерация солнцемобилей (ISF) ежегодно проводит до 30 соревнований экипажей и судов с солнечными батареями . Более половины участников - школьники и студенты технических колледжей и униве рситетов . Солнцемобиль - такая же сложная машин а , как современный автомобиль . Но в серийн ом автомобиле все отлажено , он выпускается огромными партиями с гарантией на десятки тысяч километров пробега . Солнцемобиль же - всегда уникальный образец , сделанный энтузиаст ами . Бывало , прибывшая в Японию и ли Австралию команда так и не могла с тронуть с места заупрямившийся "солнечник ". Мел кие и крупные ремонты , переделки , доводки - удел всех команд . На ралли все оказывают поддержку и посильную помощь . Случалось , студент из Швейцарии перед стартом паял м икро с хему заокеанскому сопернику , а редкая деталь из японских запасов выручала команду австралийских школьников . В "Комсомол ьской правде " участники одного из ралли на званы "детьми Солнца ": "В них было что-то и детское , и философское , и бескорыстное . Они хотят с пасти Землю , уберечь ее от преждевременной траты . Они говорят : не обязательно ездить очень быстро , но обязательно - очень экономно , чтобы что-то остал ось детям , внукам , правнукам , чтобы не копт ило и не громыхало ". На меня особое впечатление произвело учас тие в гонках солнечных велосипедов в Австралии осенью 1999 г . команды специальной школы "Woodville" из Аделаиды . Ребята с заметными задержками и отклонениями в развитии в экстремальных условиях австралийской пустыни н а равных состязались с профессионалами, съехавшимися на престижное ралли со всех континентов . Нужно было видеть их сияющие глаза и улыбки на пьедестале почета - их трехколесный "Dynamic 2000" занял третье место ! На наших глазах рождается новый интел лектуальный вид спорта . К сожалению , и оди н и з самых дорогих - это состязание не только интеллектов , но и кошельков . О тсутствие спонсоров затрудняет участие российски х команд в международных ралли и регатах . Семейный коллектив "Экотранспорт " в составе автора и двух его сыновей в последний раз предст а влял самодельный солн цемобиль на соревнованиях в Японии летом 1995 г ., а позже был вынужден выступать на требующих меньших затрат солнечных велосипедах и надувном катамаране с солнечными панел ями . С 1990 г . мы 16 раз участвовали в междун ародных ралли и ре г атах на тр ех континентах . Во время этих престижных м еждународных соревнований рядом с государственны ми флагами других стран гордо реял россий ский триколор . В этом факте не было бы ничего необычного , если бы о нем веда ла хотя бы одна государственная , общес т венная или спортивная организация России . В развитии экологически чистого транспорт а Россия заметно отстает от других стран . Между тем , солнцемобили вполне могли бы разрабатываться на оборонных предприятиях в рамках конверсии . Например , на российско-амери канском предприятии "Совлакс " в Москве фотопреобразователи получают в виде тончайших пленок из аморфного кремния . Низкий расход полупроводниковых материалов и автоматизированн ое производство заметно снижают их стоимость . Производительность конвейерной лин и и по выпуску солнечных элементов методом непрерывного осаждения аморфного кремния на т ончайшую подложку из нержавеющей стали состав ляет 2 МВт /год . С конвейера сходят гибкие и легкие модули , выгодно отличающиеся от хрупких и тяжелых конструкций из кристалл и ческого кремния на стекле . Не уступающие зарубежным схемы велосипедн ых электроприводов без трансмиссии разработаны Московским научно-инженерным центром "Мехатроника ", фирмой "Инкар " в подмосковном Королеве , ТОО "Рэдос " (многоцелевые моторы В.А.Евсеенкова ) . К сожалению , это лишь единичные обр азцы , из года в год бесплодно путешествующ ие по международным выставкам и салонам . Виктор Евсеенков на базе низковольтного электродвигателя постоянного тока с дисковым печатным якорем разработал гамму мотор-колес разли чной мощности для таких транспо ртных средств , как электроколяска для инвалид ов , электровелосипед , электроскутер , электровелорикша , электроплатформа . Его оригинальные конструкции , защищенные авторскими свидетельствами и патент ами , отличаются надежностью , б ы стродей ствием и безопасностью , малым уровнем шума и радиопомех , легко ремонтируются . В 1999 г . я участвовал в международном ралли солнечных велосипедов через австралийскую пустыню (по словам организаторов , "последнем великом прик лючении миллениума ") на тр е хколесном веломобиле с мотор-колесом Евсеенкова под т ентом из модулей "Совлакса ". В лабораториях мира в муках рождаются аккумуляторы и топливные элементы , энергоемк ость которых не меньше , чем у бензина и дизтоплива . Но большинству из них предст оит еще дол гий путь к массовому п отребителю . Другие обладают поистине замечательны ми свойствами , но баснословно дороги . Одно из исключений - никель-металл-гидридные аккумуляторы , разработанные "Совлакс " и американской фирмой "Ovonic". Долговечные и доступные по цене (при массовом производстве ) эти аккумуля торы вскоре начнет выпускать в г . Глазове "Чепецкий механический завод ". Удмуртские спец иалисты обладают уникальными достижениями в р азработке многокомпонентных сплавов . Один из них стал основой отрицательного элект р ода для новых аккумуляторов с высоким и энергоемкостью и сроком службы . На предп риятиях Москвы и Подмосковья созданы тяговые конденсаторы большой емкости , заменяющие при вычные аккумуляторные батареи . Их заряжают вс его минуты , а срок их службы на порядо к бо л ьше , чем у аккумуляторов . Они почти не требуют затрат на обслуживан ие , легко поддаются утилизации и не загряз няют окружающую среду . Конструкторы многих стран пытаются предуг адать контуры солнцемобиля будущего . Так , япон ская компания "Sanyo" выпустила опыт ную партию открытых одноместных экипажей с солнечной панелью площадью 0,6 м 2, за 6 часов заряжающей никель-кадмиевую аккумуляторную батарею . Запас хода трехколесного транспортного средства весом 50 кг составляет 36 км , максимальная скорость 24 км /ч . Друга я японская компания "Hokuriku Electric Power" предлагает солнцемобиль "Феникс " с солнеч ной панелью мощностью 750 Вт и скоростью 40 км /ч . Сегодня наибольший практический интерес п редставляют "легкие электротранспортные средства " с электрическим или мускульн ым приводом и солнечными батареями . Президент американск ой компании "EV Global Motors" Ли Якокка убежден , что в ближайшие годы тот или иной вид элек тротранспорта : электророллер , электроскутер , электромо биль , электровелосипед - будет у каждого америк анца . Разработка легких электротранспортных средст в , в том числе с солнечными батареями , в рамках национальной программы позволила бы не только преодолеть наше отставание в этой области , но и предложить на внутре ннем и международном рынках широкий ассортиме нт н а укоемкой продукции с новыми потребительскими свойствами . Список использованной литературы : Журнал " Экология и жизнь ". Статья А .C. Пополова , ка ндидат технических наук.