استفاده از انرژی خورشیدی در ساختمانها و نیروگاهها به یک فناوری شناختهشده تبدیل شده است، اما کاربرد این فناوری در وسایل نقلیه هنوز در مراحل توسعه قرار دارد. یکی از رویکردهای نوظهور در این حوزه، فتوولتائیک یکپارچه با خودرو (VIPV) است؛ فناوریای که در آن پنلهای خورشیدی مستقیماً روی بدنه خودرو نصب میشوند و بخشی از انرژی مورد نیاز سامانههای الکتریکی خودرو را تأمین میکنند.
محققان دانشگاه میازاکی ژاپن در یک مطالعه میدانی گسترده، عملکرد واقعی این فناوری را در ناوگانی متشکل از ۲۰۰ کامیون دیزلی تجاری بررسی کردهاند. هدف این پژوهش، ارزیابی میزان تولید انرژی خورشیدی، تأثیر آن بر کاهش بار آلترناتور و صرفهجویی احتمالی در مصرف سوخت بوده است.
فتوولتائیک یکپارچه با خودرو چیست؟
در این پروژه، کامیونها به ماژولهای خورشیدی CIGS با توان ۳۰۰ تا ۵۰۰ وات مجهز شدند. انرژی تولیدشده توسط این پنلها مستقیماً برای حرکت خودرو استفاده نمیشد، بلکه وظیفه تأمین برق تجهیزات کمکی و شارژ باتری اصلی را بر عهده داشت.
به این ترتیب بخشی از بار الکتریکی که معمولاً توسط آلترناتور تأمین میشود، به سیستم خورشیدی منتقل شده و فشار کمتری به موتور وارد میشود.
سایه؛ مهمترین عامل تأثیرگذار بر عملکرد
یکی از مهمترین نتایج این تحقیق، تأثیر قابل توجه سایه بر عملکرد سیستمهای VIPV بود. برخلاف نیروگاههای خورشیدی ثابت، خودروها دائماً در حال حرکت هستند و شرایط محیطی، ساختمانها، درختان و جهت حرکت وسیله نقلیه میتوانند میزان تابش دریافتی را تغییر دهند.
محققان دریافتند میزان تابش خورشیدی دریافتشده توسط پنلهای نصبشده روی خودرو به طور متوسط حدود ۷۰ درصد تابش دریافتی یک سطح افقی ثابت است. این کاهش عمدتاً ناشی از سایهاندازی محیط شهری، شرایط جاده و تغییر جهت خودرو نسبت به خورشید است.
برای اندازهگیری دقیق عملکرد، پژوهشگران جعبههای کنترل اختصاصی مجهز به کنترلکننده شارژ، ثبتکننده داده و حسگرهای جریان طراحی کردند. این تجهیزات امکان پایش همزمان خروجی پنلهای خورشیدی، عملکرد آلترناتور، وضعیت شارژ باتری و مصرف انرژی خودرو را فراهم میکردند.mدر مجموع بیش از ۱۷ هزار روز-خودرو داده عملیاتی جمعآوری شد که یکی از بزرگترین مطالعات میدانی انجامشده در زمینه فتوولتائیک یکپارچه با خودرو محسوب میشود.
تحلیل دادهها نشان داد حدود ۸۵ درصد از انرژی تولیدشده توسط پنلهای خورشیدی مستقیماً بار آلترناتور را جبران میکند. این موضوع باعث کاهش مصرف انرژی موتور و بهبود بهرهوری کلی خودرو میشود.
همچنین نتایج نشان داد استفاده از سیستم VIPV میتواند مصرف سوخت را حدود ۵٫۵ تا ۷ درصد کاهش دهد. اگرچه میزان صرفهجویی به نوع خودرو، شرایط بهرهبرداری و الگوی رانندگی وابسته است، اما نتایج نشاندهنده مزایای عملی این فناوری در شرایط واقعی هستند.
اهمیت این نتایج برای صنعت حملونقل
اگرچه پنلهای خورشیدی نصبشده روی کامیونها هنوز نمیتوانند نیروی محرکه خودرو را تأمین کنند، اما نتایج این مطالعه نشان میدهد که این فناوری میتواند بخشی از نیازهای الکتریکی خودرو را پوشش داده و مصرف سوخت را کاهش دهد.
با افزایش هزینه سوخت و رشد الزامات زیستمحیطی، فناوری VIPV میتواند به یکی از ابزارهای مؤثر برای بهبود بهرهوری انرژی در ناوگان حملونقل تبدیل شود. همچنین یافتههای این پژوهش میتواند به توسعه استانداردهای بینالمللی و تسریع تجاریسازی سامانههای فتوولتائیک یکپارچه با خودرو کمک کند.
منابع: