大学生打造一款完全由太阳能驱动的电动汽车!175m2太阳能板、两千瓦功率满电续航600公里…显示,该车被命名为“Stella Vita”,是一辆包括双人床、沙发、厨房区等在内的双人露营车,更是配备了带淋浴、水槽和卫生间的浴室。
Stella Vita电动车完全由太阳能进行供电,无需任何燃料,目前已在欧洲行驶了约2000公里,他们的目标是达到3000公里。如上图所示,Stella Vit电动车上方有三块太阳能电池板,面积共17.5平方米,其中两块是折叠起来的,可以在停车的时候展开,在路上行驶时则是一块8.8平方米的太阳能板充电。当两侧的电池板回收之后,Stella Vit电动车更像传统汽车,如下图所示。图源:Solar Team Eindhoven
Stella系列太阳能车看到Stella Vit,很多从业者肯定第一时间就猜到了是哪个团队了。这辆网红车并不是该团队的第一个作品,早在2013年该团队便对外公布了Stella第一代太阳能电动车,并在澳大利亚举行的World Solar Challenge之Cruiser Class中取得第一名。
Eindhoven 2021 太阳能团队的成员Tijn Ter Horst表示:“主要目标是真正激励人们、市场和社会加速向更可持续的未来过渡,我们正在努力做的是向人们和公司展示什么已经是可能的。”
Stella Vita项目于2020年9 月开始启动,于2021年3月份完成设计和制造,在今年9月份Stella Vita取得了在公共道路上使用的许可,并在9月底开始了欧洲之旅。Stella Vita规划的行程是从埃因霍温出发达到西班牙最南端的塔里法,全程3000公里,完全由太阳能提供动力,以证明该项目的可行性。
在车身性能方面,Stella Vita配备了60千瓦时容量的锂离子电池,车辆充满电后的续航里程可达600公里,如果行驶全程都是阳光明媚,最高续航里程可以达到730公里。
Stella Vita突破了传统汽车的设计边界,不仅是配备了生活设施,而且为了方便人们的活动,在车辆停止时,可以将车顶升高,方便人们在车里的行走。
另外,Stella Vita对于能量利用有着数字化和透明化的管控,该团队成员介绍说,举个例子,如果你想制作煎饼,它会告诉你制作煎饼需要多少能量。
由Stella Vita想到的Stella系列太阳能电动车并非仅仅只是为了设计出来赚取噱头,其商业化落地也在推进。2016年,5名太阳能团队埃因霍温校友创立了 Lightyear,这是一家商业生产家用太阳能汽车的公司。Tijn Ter Horst讲到:“我认为整个移动行业可以采用和使用很多东西。当我们回到家时,我们将努力继续我们的使命。”
埃因霍温太阳能团队的团队经理 Kjell Revenberg则表示:“他们是未来,是下一代,可以鼓励和加速向更可持续的未来过渡,为了加速这一转变,我们将在我们的旅程中激励尽可能多的欧洲人实现可持续的未来。”
对于一个准备商业化的项目而言,我们要考究的便不局限于创新这一点,项目的实用性和可复制性也非常重要。
Stella Vita已经突破了其教育背景,在设计的过程中,Stella Vita创作团队从雷诺和Mobilize的概念车上获取了经验——概念车与稍后将出售的真实车辆之间的差异要尽可能小。并从Mobilize两款概念车上面得知了一些可持续移动汽车方面的设计挑战。
讲到了挑战,我们便能够将视角聚焦在车顶了。实际上,Stella Vita的车内生活区、智能座舱和电动化都不是创新点,这些都是已经在使用的汽车功能。而Stella Vita最大的创新点在于其概念——太阳能移动房屋。
传统电动车的系统中,车子是终端,还要有充电桩、电网等配套环节,充电桩的密集程度和充电效率决定了电动车主的里程焦虑程度。如果采用单纯的太阳能供电,刨除天气因素不考虑,在阳光明媚的日子里,是否就可行呢?
根据介绍,Stella Vita上搭载的17.5平方米的太阳能电池板大约有两千瓦的功率,每天可产生十多度的电,需要2到3天的时间才能用太阳能电池板为电池充满电。因此,Stella Vita虽然宣传是纯太阳能续航汽车,但是也配备了传统车需要的充电口,用于汽车充电,不过在这一次测试中该功能不会使用。
因此,第一个问题出现了,那就是太阳能电板的能量转化效率问题。目前,仅使用硅的单结太阳能电池理论最高效率为 33%。在产业中,单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15%左右,最高的达到24%。根据媒体的报道,经世界公认权威测试机构德国哈梅林太阳能研究所(ISFH)测试,隆基股份的商业尺寸HJT(M6硅基异质结)太阳能电池的转换效率达25.82%,打破了世界纪录。多晶硅太阳能电池的光电转换效率更差,约12%左右。
对于太阳能电池的转换效率提升,业界的重点在于材料研发,比如去年美国国家可再生能源实验室便利用III-V 型六结结构将太阳能电池在聚集的光线下转换效率达到了创纪录的 47.1%,相关研究结果发表在《自然能源》杂志上。不过,我们都知道理论研究和产业化还有很远的路要走,目前百分之十几的转换效率是常态,高端产品可以达到百分之二十以上,但25.82%已经是世界纪录。
第二个重要的点在于成本和寿命。我们先看成本,统计数据显示,从2009年到2020年,太阳能电池板的成本已经降低了数倍,以240W太阳能电池板为例,2009年价格上看到3000元,2020年已经在500元左右。谈到寿命问题需要分两个层面看,一个是产品应对极端天气的能力,比如冰雹,其次是常规的使用时间。笔者从国内一款240W太阳能电池板性能介绍中看到,该产品能够承受实心钢珠从一米高处掉落的冲击力。如果不计较这种天灾因素,目前市面上95%以上的太阳能电池板是钢化玻璃层压封装的,寿命为25 年,超过了汽车使用寿命。
产业界现状除了上面提到的来自Mobilize的两款概念车,目前整体汽车产业在太阳能汽车的进展如何呢?我们通过几家车厂的新闻看一下。
2017年,德国Sono公司发布了一款名为“Sion”的太阳能汽车,该车售价为1.6万欧元起,除了购车费用外用户后期还要为电池组额外支付月租费,这款车配备一套35kWh的电池组,续航里程可达250km,太阳能系统每天可以补充30 km的续航。虽然Sion还没有量产,计划在2023年上半年开始交付这款纯电动汽车,但Sono称他们获得了超过1.4万份缴纳了预订款项的订单。目前,Sono正在寻求上市,估值约为10亿美元。
比埃因霍温太阳能团队和Sono走得更靠前的是Aptera,该公司于去年年底推出了一款无需充电的新能源三轮轿车。该车搭载了3 平方米以上的太阳能区域和 180 个太阳能电池,无需用充电桩充电。根据Aptera公司相关负责人向媒体透露该款车型在开售后不到24小时便售罄。
看完了国际厂商,看一下国内的情况。汉能在2016年发布了Solar系列4款全太阳能动力的电动汽车,在当时汉能就表示这几款车都已经具备了商业化基础。不过,目前几年的时间过去了,该公司还没有相关车型量产交付。
当然,也有更为保守的探索,比如十几年前宝马和奥迪就研究过的太阳能天窗168体育官网,但受限于尺寸、美观度和产品寿命,方案没有得到量产。现在长城汽车旗下的极电光能又重启了这项研究,采用钙钛矿太阳能电池,能量转换率高达33%,后续有望在量产车上搭载。