Fotowoltaika dla samochodów

Przedmiot usprawnienia.  Przedmiotem usprawnienia jest całodzienny fotowoltaiczny sposób zasilania pojazdów samochodowych w energię elektryczną, który jest metodą pozwalającą uzyskać bardzo efektywne oszczędności paliwa w przypadku zastosowania w samochodach osobowych z napędem hybrydowym. Sposób według niniejszej koncepcji polega na usprawnieniu i zastosowaniu konkretnych czynności z wykorzystaniem ogólnodostępnych rozwiązań technologicznych, którymi w tym przypadku są:

1. silnik/silniki elektryczne służące do napędu pojazdu

2. akumulator/akumulatory służące do magazynowania energii elektrycznej wykorzystywanej do zasilania silnika/silników elektrycznych

3. ogniw fotowoltaicznych rozmieszczonych na karoserii pojazdu, z których wytworzony prąd jest magazynowany w akumulatorze/akumulatorach

4. komputerowy system kontroli cyklu ładowania akumulatora/akumulatorów

    Koncepcją zastosowanych czynności w niniejszym sposobie jest stworzenie całodniowego cyklu ładowania akumulatora/akumulatorów, bez względu na to czy samochód jest eksploatowany przez kierowcę, czy też nie jest eksploatowany będąc w stanie spoczynku (w zamyśle cykl całodniowy odnosi się do dziennej części dnia, w której z pomocą ogniw fotowoltaicznych istnieje możliwość przetworzenia światła słonecznego na prąd elektryczny). Zastosowanie całodniowego cyklu ładowania akumulatora/akumulatorów pojazdu z napędem elektrycznym, według niniejszego sposobu, pozwoli uzyskać znaczące oszczędności energii elektrycznej i pozwoli zredukować częstotliwość tradycyjnego sposobu ładowania akumulatora/akumulatorów.

1. silnik/silniki elektryczne służące do napędu pojazdu

2. silnik spalinowy służący do napędu pojazdu i napędu agregata prądotwórczego

3. akumulator/akumulatory służące do magazynowania energii elektrycznej wykorzystywanej do zasilania silnika/silników elektrycznych

4. ogniw fotowoltaicznych rozmieszczonych na karoserii pojazdu, z których wytworzony prąd jest magazynowany w akumulatorze/akumulatorach

5. komputerowy system kontroli cyklu ładowania akumulatora/akumulatorów i ustalonego przełączania wybranej formy napędu pojazdu w zależności od stopnia naładowania akumulatora/akumulatorów

    Koncepcją zastosowanych czynności w niniejszym sposobie jest stworzenie całodniowego cyklu ładowania akumulatora/akumulatorów, bez względu na to czy samochód jest eksploatowany przez kierowcę, czy też nie jest eksploatowany będąc w stanie spoczynku (w zamyśle cykl całodniowy odnosi się do dziennej części dnia, w której z pomocą ogniw fotowoltaicznych istnieje możliwość przetworzenia światła słonecznego na prąd elektryczny). Zastosowanie całodniowego cyklu ładowania akumulatora/akumulatorów pojazdu z napędem hybrydowym, według niniejszego sposobu, pozwoli uzyskać znaczące oszczędności paliwa zwłaszcza w przypadku jeżeli pojazd wykorzystywany jest np. w mieście przez osobę jeżdżącą głównie z domu do pracy i z powrotem.

    Poniżej podaję wyliczenia jakich oszczędności na paliwie można oczekiwać:

    Ostatnio na rynku pojawiły się elastyczne ogniwa fotowoltaiczne o sprawności 20%, w których nominalna moc to około 180W/m². Jeżeli w pojeździe samochodowym na poszyciu karoserii zastosujemy takie ogniwa o łącznej powierzchni (przyjmijmy) 4m², to uzyskamy moc 720W.

    Rozpatrzmy teraz użytkowanie pojazdu w okresie letnim (od początku wiosny do końca lata), w którym można wyliczyć, że średnia długość dnia w Polsce to około 14 godz. i 30 min. W tym czasie powyższe ogniwa fotowoltaiczne o powierzchni 4m² wytworzą energii 10,44 kWh co odpowiada mocy 14,2 KM generowanych przez 1 godz. Jeżeli ten bilans mocy porównamy z mocą wytworzoną przez silnik spalinowy o sprawności 30% do zasilania którego stosowana jest benzyna o wartości opałowej 43MJ/kg, to jesteśmy w stanie zaoszczędzić 4,16 litra benzyny dziennie, co przy obecnej cenie benzyny odpowiada około 22,- zł dziennych oszczędności.

    Rozpatrzmy teraz użytkowanie pojazdu w okresie zimowym (od początku jesieni do końca zimy), w którym można wyliczyć, że średnia długość dnia w Polsce to około 9 godz. i 30 min. W tym czasie powyższe ogniwa fotowoltaiczne o powierzchni 4m² wytworzą energii 6,84 kWh co odpowiada mocy 9,3 KM generowanych przez 1 godz. Jeżeli ten bilans mocy porównamy z mocą wytworzoną przez silnik spalinowy o sprawności 30% do zasilania którego stosowana jest benzyna o wartości opałowej 43MJ/kg, to jesteśmy w stanie zaoszczędzić 2,73 litra benzyny dziennie, co przy obecnej cenie benzyny odpowiada około 14,45 zł dziennych oszczędności.

    Jeżeli w przypadku pojazdu hybrydowego z wyliczonych oszczędności będziemy korzystać przez 365 dni 1 roku, to hipotetycznie możemy zaoszczędzić 1.350,5 litrów benzyny, co przekłada się na 6.652,60 zł oszczędności. Oczywiście powyższe wyliczenia bazują na maksymalnej mocy generowanej przez ogniwa fotowoltaiczne a wiemy, że występują dni pochmurne jak również nasłonecznienie w różnych porach dnia jest odmienne, dlatego wskazanym jest przyjąć, iż faktyczne oszczędności będą oscylowały na poziomie około 60% wyliczonych powyżej. Nie mniej wynikające oszczędności mogą wynieść około 3.991,- zł/rocznie, co w skali 10 lat eksploatacji pojazdu pozwoli zaoszczędzić 39.910,- zł i co bardzo istotne pozwoli to znacząco zredukować emisję dwutlenku węgla i innych związków do atmosfery (nawet jeżeli to będzie nie 60 a 30% to też warto się nad tym zastanowić). Jeżeli chodzi o cenę (przykładowych) elastycznych ogniw fotowoltaicznych, to w chwili obecnej cena detalicznej sprzedaży 4m² kształtuje się na poziomie 5.000,- zł brutto. Sądzę, że w przypadku hurtowych zamówień przez firmy motoryzacyjne tysięcy kpl. takich ogniw cena mogłaby być znacznie niższa.

     Całodzienny fotowoltaiczny sposób zasilania pojazdów samochodowych w energię elektryczną według niniejszego usprawnienia, może mieć szerokie zastosowanie nie tylko w kontekście samochodów osobowych, ale również może być stosowany w hybrydowych i elektrycznych: busach, autobusach, samochodach dostawczych i ciężarowych, jak również w innych wehikułach: jeżdżących, pływających czy latających.