太阳能车的优缺点和性能

本文由ｏｆ５ｖ８ｉ３８８ｍ贡献 ｐｄｆ文档可能在ＷＡＰ端浏览体验不佳。建议您优先选择ＴＸＴ，或下载源文件到本机 查看。 太陽能車的優缺點和性能 《篇名》 太陽能車的優缺點和性能 《作者》 張玉昇。澎湖海事職業學校。汽 三甲 １ ＰＤＦ ｃｒｅａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｐｄｆＦａｃｔｏｒｙ ｔｒｉａｌ ｖｅｒｓｉｏｎ ｗｗｗ．ｐｄｆｆａｃｔｏｒｙ．ｃｏｍ 太陽能車的優缺點和性能 壹●前言 太陽能的優點，是可以在地球的所有地方得到。現代的太陽能系統， 在每天日照 時間相當短的國家，也可以經濟有效地提供大量電能。 太陽能的科技， 應用甚廣。例如太陽能的計算機、手錶，在市面上很普遍。另外， 利用太陽能來驅動 的熱水器和太陽屋，在外國亦可見到不少。而太陽能的交通工 具，在一些科技較先進 的國家亦有研究發展，例如美國、日本。這些交通工具包 括飛機、汽車。現今人類最 關注的能源問題，太陽能發電廠亦能夠幫助去解決。 台灣處於亞熱帶地區終年陽光普 照，太陽能源取之不盡、用之不竭，又沒有環保 的疑慮，也不會污染到我們的環境， 可以更加減少對煤炭及石油燃料的使用，可 積極開發太陽能源設備，目前使用太陽能 所製作的，像是太陽能車、太陽能熱水 器、太陽能發電廠、太陽能船等。 太陽能車 是將太陽的光能直接轉變成電能而能行駛的車輛，是種不會污染環境的 能源，對我們 的環境會更加的好。太陽能車除了吸收太陽能的太陽能電池外，而 它的結構設備與一 般汽車或電動車類似，只是在能源的使用上有所不同。本文查 閱書籍及網路的資料 可更深入對太陽能車的了解 以及提供正確的觀念與知識 ， ， 。 貳●正文 一、太 陽能的原理 太陽能可以直接轉換為其他能量來加以利用。轉換形式，目前有下列三種 類型 １、通過光合作用利用太陽能 地球上所有綠色植物，都是通過光合作用來直接利 用太陽能的。於是有人提出利 用葉綠素再造太陽能電池的設想，更據計算，利用葉綠 素製造的太陽能電池，效 果相當理想。計每十平方米面積這種光電池，效果即使僅得 十分之一，也能發出 一千電力。科學家研揪其他半導體和染料，以找出模擬光合作用 的最佳搭配，實 現通過光合作用利用太陽直接發電，這對解決人類對電力的需求具有 特別意義。 以下是普通太陽能電池的構造圖： 太陽能電池可以把光能轉換成電能，主 要構造是利用半導體材料，薄的ｎ型半導 體置於較厚的ｐ型半導體上，當光子撞擊該 裝置的表面時，ｐ型和ｎ型半導體的 接合面有電子擴散，電流即可利用上下兩端的金 屬導體將電流引出利用，不過電 池的成本很高，且要有足夠的功率要有相當大的面積 放置電池。 ２ ＰＤＦ ｃｒｅａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｐｄｆＦａｃｔｏｒｙ ｔｒｉａｌ ｖｅｒｓｉｏｎ ｗｗｗ．ｐｄｆｆａｃｔｏｒｙ．ｃｏｍ 太陽能車的優缺點和性能 ２、利用光生伏打效應使太陽能轉化成電能： 利用光生伏打效應，以太陽的輻射 能力使太陽能直接轉化成電能的製品，這是目 前人造衛星的主要動力來源，也是地面 上許多場合不可缺少的特殊電源。如船標 電源等。 ３、聚集太陽能加以利用。 這是 利用太陽能最成功的方式。只需依各吸收能量的表面極佳熱表面接觸的液 體，便可達 到加熱取軟，供熱的目的。 這種聚集太陽能而加以利用的太陽能設備，按他的原理， 大致又可分為兩類：一 是利用熱箱原理製成的 另一類是利用各種類型的反射鏡將太 陽光會聚後投射到 ； 吸收表面而製成的。 所謂熱箱原理也叫溫室效應。他是四個側 面和底面木板之類作成的箱子，分內外 兩層，中間放絕緣材料，箱子內壁塗黑，箱子 上面裝塊平玻璃板。這樣，當太陽 光線投射到玻璃板上並進入箱子裡面時，塗黑的內 表面將很好的吸收太陽輻射 能，從而使箱內可以達到遠比室外高的溫度。利用這種原 理，以製成各種用途的 太陽能設備和器具。 利用各種反射鏡面會聚太陽而製成的太 陽能設備，則可獲得比較高的溫度。通常 使用的反射鏡有拋物面反射鏡，，柱形反射 鏡，圓錐形反射鏡等。這些反射鏡通 常是在玻璃表面鍍上反射層，或是金屬表面拋光 或反射層。（註一） 二、太陽能車的優缺點（註二） 缺點： １．車內太熱。 ２．造價昂 貴。 ３．如果突然有異物飛過來打到太陽能板，會造成損壞。 ４．車內空間狹小。 優點 ： １．環保，濕污染。 ２．節省能ｃｒｅａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｐｄｆＦａｃｔｏｒｙ ｔｒｉａｌ ｖｅｒｓｉｏｎ ｗｗｗ．ｐｄｆｆａｃｔｏｒｙ．ｃｏｍ 太陽能車的優缺點和性能 三、太陽能發電的困難及未來展望 目前在太陽能發電上有兩個最大的障礙，一 是能量的儲存困難，使得以日光作為 動力來源的措施，只能在日照充沛的地方進行； 另一則是裝設能量轉換系統的成 本過高，不符合經濟效益。而現階段的太陽能運用， 就是針對這些缺失不斷地進 行實驗，加以改善。也由於太陽能的吸收與儲存受到地形 及天候的限制，無法百 分之百做吸收與轉換，所以利用衛星來吸收太陽能的構想便應 運而生，將來在衛 星上面裝設輕巧的太陽能電池，每天２４小時不斷吸收太陽能，然後 再以微波方式 送回地球，轉換成為電能供人們使用。（註三） 四、未來車新概念 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？（註四） 五、台灣的太陽能車 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。 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。 ４ ＰＤＦ ｃｒｅａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｐｄｆＦａｃｔｏｒｙ ｔｒｉａｌ ｖｅｒｓｉｏｎ ｗｗｗ．ｐｄｆｆａｃｔｏｒｙ．ｃｏｍ 太陽能車的優缺點和性能 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。 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。（註四 ） 參●結論 目前太陽能發展已漸漸轉往人類生活需求發展，因為石油蘊藏量日遽減少 ，許多 交通工具動能來源將面臨最大的挑戰，如何減少資源並擁有最大的效益，利用 取 之不竭的太陽能，是最大的目標。最早發展且數量最龐大的科技產品是計算機， 漸而熱水器，手錶等，加上各國都在對太陽能車研發，例如網頁中影片所示，此 研究 如果成功，將大大解決動力來源不足的困境。 龐大的電力需求，除了要開源外便是要 節流，但新電廠的興建並不是一蹴可及， 同時礙於環境保護原則，近年內興建好新的 電廠是遙不可及的事。最快紓解電力 不足的方法便是找尋省電設備。一般而言，空調 系統的電力消耗戰所有用電量相 當大的比例，因此，若能尋找一個不用電能驅動的系
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統，電力不足的問題可望紓 解大半。太陽能是種容易取得的資源之一，目前雖已漸漸 普及化，但是太陽能板 的成本仍是普及化最大的阻礙 如何降低太陽能板成本及如何 應用在生活產品當 ， 中，將是人類的一大優惠。電廠興建速度已趕不上用電量的增 加，日後電力短缺 的情形將日益嚴重，如何推廣並增進太陽能的使用將是今後的一大 課題。 ５ ＰＤＦ ｃｒｅａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｐｄｆＦａｃｔｏｒｙ ｔｒｉａｌ ｖｅｒｓｉｏｎ ｗｗｗ．ｐｄｆｆａｃｔｏｒｙ．ｃｏｍ 太陽能車的優缺點和性能 肆●引註資料 註一：奇摩知識家：ｈｔｔｐ：／／ｔｗ．ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ．ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ／ｑｕｅｓｔｉｏｎ ／？ｑｉｄ＝１２０５０８０９０７１３５（檢 索日期：３．１７） 註二：奇摩知識家：ｈｔｔｐ：／／ｔｗ．ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ．ｙ ａｈｏｏ．ｃｏｍ／ｑｕｅｓｔｉｏｎ／？ｑｉｄ＝１００７０７０２００６３６（檢索 日期：３．１７） 註 三 ： 生 活 科 技 網 站 ：ｈｔｔｐ：／／ｍａｉｌ．ｄａｌｉ．ｔｃｃ．ｅｄｕ．ｔｗ／￣ｔｅｃｈ／ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ／ａｃｔ４＿２．ｈｔｍｌ（ 檢 索 日 期：３．１７） 註 四 ： 環 境 資 訊 中 心 ：ｈｔｔｐ：／／ｅ－ｉｎｆｏ．ｏｒｇ．ｔｗ／ｓｐｅｃｉａｌ／ｆｃａｒ／２００ ３／ｆｃ０３０９１７０１．ｈｔｍ（ 檢 索 日 期：３．１７） ６ ＰＤＦ ｃｒｅａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｐｄｆＦａｃｔｏｒｙ ｔｒｉａｌ ｖｅｒｓｉｏｎ ｗｗｗ．ｐｄｆｆａｃｔｏｒｙ．ｃｏｍ １