这样的描述对于不太想深入了解光伏发电技术的汽车爱好者而言,多少有些不太像人话;直白的描述可以理解为「太阳能发电就是用光能推动(激发)电子从价带到导带,过程中产生电流」——然而不同频率的光线波长有很大差异,波长越短能量越大;反之波长太大的光线中的光子能量比较低,它的能量能带隙激活电子“移动”所需要的能量,也就是无法释放电子进行“胶质”所以就没法发电了 。
以晶体硅的能带隙标准为参考,有25%的光线是不能进行光电转化的 。重点:部分光子能量又会比较大,在进行光伏发电的电池板的过程中产生了热能,这部分的能量就不能转化为电能了;损失的比例也有30%左右,那么理论上就只有45%左右的可以进行光电转化,所以航空领域使用的电池板就能达到这个标准 。可是有些材料的电池板对电子流本身的抵抗力比较夸张,这还会造成相当程度的损失;结果是普通电池板只是20%左右,高标准的薄膜太阳能电池板或一些太阳能玻璃才能达到25%左右 。
这就是太阳能发电的问题所在,目前主要的晶体硅电池板匹配的光谱很有限,发电效率可以说是非常之低的;电池板是按照功率来计算,但也可以按照平方米来判断,大部分20%左右的电池板在有效光照条件下,每小时发电量只是200瓦而已,还能用于汽车吗?汽车的耗电量和太阳能电池板的发电效率并不匹配!大致标准:小微型车 ≤10kwh/100km紧凑级车 10-20kwh/100km中大型车 10-30kwh/100km(1kwh≈1L oil,折算之后仍旧很节能)一辆车的覆盖件面积能有多大?去掉车窗之后也就只有几平方米,而且不是所有位置都能覆盖柔性太阳能电池板,因为会让车身看起来很怪异;所以充其量可以安装2㎡左右,那么即便按照高效率的25%计算,每小时的发电量也只是500瓦——0.5kwh 。
汽车哪怕是以低速蠕行并定速巡航,这是耗电量最低的状态,电耗也总会在7-8kwh区间,这是发电量的14-16倍,很显然太阳能还无法满足车辆的正常续航 。那么如果太阳能电池板的效率足够高,出现一种能反应所有光谱的材料,效率可以达到90%,这又能满足车辆续航吗?显然差距还是很大的,车体覆盖件的面积决定了意义不大 。
即便作为充电使用也很有限,按照车辆可以达到5㎡计算,发电量能达到每小时4.5kwh,平均光照时长按照7小时计算,每天可发电31.5kwh;这对于节能减排还是很有些作用的,然而对于车辆本身而言就不太合理了 。因为过长时间的光照会造成车辆漆面结构、内饰塑料与橡胶件、皮革覆盖件等零部件的加速老化,后期维护和换件的成本是挺高的;同时PV板的成本投入也比较高,最终则是购车成本和车辆潜在维护成本都变高了 。
那么每天发电20~30kwh还有意义吗?重点是大部分家用汽车一天消耗不了这么多的电,充满之后就“闲置”了,这就显得更没有意义了吧 。结语:太阳能发电是推动新能源汽车增长的重要因素之一,反之新能源汽车的动力电池的梯次利用,扩充清洁发电的储能电站的容量,这也是推动清洁电能增长的驱动力;但是汽车本身并不适合成为“发电终端”,这种技术更适合大面积作业以减少传统火力发电的排放,汽车作为终端只需要从电网获取清洁电能即可,这样反而能提高电池板的利用率 。
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