新動力時代(一) 啟動新概念的太陽能車 | 台灣環境資訊協會-環境資訊中心

<汽車時代和理想城市>新動力時代(一) 啟動新概念的太陽能車

2003年09月17日
作者:(林佳穎 (特別企劃))

編按:傳統汽車最為人詬病之處除製造污染,還有能源的浪費;為運送80公斤駕駛,卻得燃燒大量汽油連同鋼製車身一同承載,並為行進間的高風阻和摩擦力多付出十倍以上能量。然而這一切問題並非無解,或許太陽能車可以是一切設計靈感的開端……

當第一次石油危機發生,各國也意識到了石油終將枯竭的問題,紛紛進行研究尋求可能的替代能源。在燃料電池出現以前,太陽能發電算是早期被應用在汽車上的替代能源之一。

太陽能發電是怎麼回事?既然是發電,又要回到電子移動的原理。基本上,太陽光電板是一種光電半導體薄片,由上層N型半導體跟P型半導體組合而成。當太陽光子打在光電板上,就會造成上層正電往下層移動,下層的負電往上移動,因而形成電流。(摘自中華太陽能聯誼會

省能源零污染

強烈的陽光不斷打在光電板上,就形成持續性電流,產生電力。然而就像大家都知道的,一旦沒有陽光,太陽光電板便英雄無用武之地,太陽光線的強弱也會影響電流輸出的強弱,因此必須靠幾個蓄電瓶及電力控制系統來調節供電的穩定性。另一方面,既然要利用太陽能發電,車殼上所有可以曬到太陽的地方,都要盡量用來鋪設光電板,再加上光電轉換效率低等種種的限制因素,以商品的眼光來看,就算太陽能車零污染,平心而論它實在是沒有市場化的本錢。太陽能車始終停留在學術競賽的圈子裡。

在台灣,好幾所大專院校皆曾有製作太陽能車的經驗,包括台大、交大、南台科技大學等。到目前為止,以南台科技大學去年底完成的第三代太陽能車-阿波羅三號改良型,在去年12月以4天不到的時間完成「太陽能車-南北走透透」道路試跑活動,行程總長約700公里,締造了續行時速可達100公里的全國最高紀錄。

在大多數人眼裡看來,或許會認為太陽能車是校園社團的休閒娛樂。但是在國際太陽能車比賽的遊戲規則裡,不但限制以太陽能光電版板作為動力來源,對於車體大小、車體重量也有規定。這個意思表示,參賽學校要想贏得冠軍,只能絞盡腦汁,不斷提高光電板的發電效率,並減少無謂的電力損失。這也同時意味著,在設計太陽能車的第一天,就要全方位思考,一台省能又安全的汽車可能是什麼模樣。

台灣的太陽能車

照片引自南台科技大學太陽能車隊以南台科技大學太陽能車「阿波羅三號」為例,為了省能,一定得盡量減輕車殼的重量,捨棄厚重的鋼板或鋁板,改以更輕的材料。在尋覓多種可能性之後,阿波羅三號採用兼具強度與曲度的蜂巢材料作外殼,再與一種防彈背心用的材料膠合在一起,做成既輕又堅固的複合材料,能讓電力耗損大幅降低。

除了減輕車體重量,車型同時也必須朝更低的風阻係數來設計。當車子速度越快,相對而言,風對車子所造成的壓力也會越大,降低車速。不過只要外型設計的越符合氣動流線造型,便能有效的減低風阻係數,甚至反而能利用風力產生浮力,減輕車重。在大自然裡,大鳥為了前進時能越省力,便演化出適合滑翔的雙翅,當然這也是設計飛機外型時,必須要考慮的重要因素。雖然某些汽車,為了省能也會講求低風阻係數,但是太陽能車對於低風阻的要求,更為嚴苛,以阿波羅三號的車型設計,至少可以減少十分之一的車重。

以南台科技大學從87年年底至今持續製作的阿波羅太陽能車為例,歷經一代、二代、三代、三代改良型等數個階段,目前已經進行到第四代車。從太陽能電池焊接與封裝技術、電流最大功率控制器、車殼輕結構複合材料的使用,及更多的新發明新設計,一次比一次精進,越快、越安全、越省能、越聰明、越人性。

啟動未來車新概念

照片引自Censor太陽能車的研發跟無車日有什麼關係 ? 關係很遠,但是也很近。人類發明汽車的時候,絕對沒想到汽車有一天會成為都市空氣的嚴重污染源。

最早研究電動機車想要減低都市空氣污染問題的人,也肯定沒想到以蓄電瓶儲放電力的難題,會在燃料電池發明後輕易的解決掉。

如今各工業先進國針對各種省能、環保又安全的新動力開發,正展開超級汽車競賽之際,誰又知道透過一代又一代太陽能車實驗,所累積的各種省能及電力控制設計,不會成為未來汽車的借鏡?

【參考網站】

台北市政府無車日網站

南台科技大學太陽能車隊

交通部統計處

中華太陽能聯誼會