Ηλιακά αυτοκίνητα υπάρχουν. Το καλύτερο μέρος για να τα δείτε είναι το World Solar Challenge, ένας αγώνας που διεξάγεται κάθε δύο χρόνια στην Αυστραλία. Οι αγωνιζόμενοι πρέπει να οδηγήσουν περίπου 1.870 μίλια (3.000 χιλιόμετρα), από το Ντάργουιν στη βόρεια ακτή της χώρας έως την Αδελαΐδα στη νότια ακτή της, χρησιμοποιώντας μόνο ενέργεια από τον Ήλιο.
Πολλά αυτοκίνητα που διαγωνίζονται σε αυτόν τον αγώνα μοιάζουν περισσότερο με παιχνίδια σε λούνα παρκ ή με οχήματα επιστημονικής φαντασίας παρά με αυτοκίνητα που βλέπουμε στο δρόμο. Αυτό μας λέει κάτι για το γιατί τα ηλιακά αυτοκίνητα δεν αποτελούν επιλογή για καθημερινά ταξίδια, τουλάχιστον όχι ακόμα.
Συλλογή αρκετού ηλιακού φωτός
Ενώ πολύ ηλιακό φως πέφτει στη Γη κατά τη διάρκεια της ημέρας, το φως διασκορπίζεται καθώς ταξιδεύει στην ατμόσφαιρα, επομένως η ποσότητα που προσπίπτει σε οποιαδήποτε δεδομένη επιφάνεια είναι αρκετά χαμηλή. Υπολογίζοντας τον μέσο όρο για έναν ολόκληρο χρόνο, είναι περίπου 342 watt ανά τετραγωνικό μέτρο. Αυτή είναι σχεδόν αρκετή ισχύς για να λειτουργήσει ένα τυπικό ψυγείο.
Τα μεγέθη των αυτοκινήτων ποικίλλουν πολύ, αλλά ένα αυτοκίνητο πλήρους μεγέθους έχει μήκος περίπου 5,48 μέτρα και πλάτος 1,83 μέτρα, επομένως καταλαμβάνει περίπου 9 έως 10 τετραγωνικά μέτρα οριζόντιας επιφάνειας. Άρα θα μάζευε περίπου 3.420 Watt – αρκετά για να λειτουργήσει ένα ψυγείο, ένα πλυντήριο πιάτων και ένας φούρνος μικροκυμάτων.
Μεγάλα ηλιακά πάρκα που στέλνουν ηλεκτρισμό σε πόλεις και κωμοπόλεις αντισταθμίζουν το γεγονός ότι το φως του ήλιου απλώνεται σε μια τόσο μεγάλη περιοχή, τοποθετώντας εκατομμύρια ηλιακούς συλλέκτες σε χιλιάδες στρέμματα. Μερικοί, κυρίως σε περιοχές της ερήμου, χρησιμοποιούν πεδία κατόπτρων για να συγκεντρώσουν την ενέργεια του Ήλιου. Αλλά ένα τυπικό αυτοκίνητο δεν έχει αρκετή επιφάνεια για να συλλέξει πολλή ηλιακή ενέργεια.
Μετατροπή του ηλιακού φωτός σε ενέργεια
Ένα άλλο ζήτημα είναι ότι τα σημερινά ηλιακά πάνελ δεν είναι πολύ αποτελεσματικά στη μετατροπή του ηλιακού φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια. Τυπικά, η απόδοσή τους είναι περίπου 20%, που σημαίνει ότι μετατρέπουν περίπου το ένα πέμπτο της ηλιακής ενέργειας που τους φτάνει σε ηλεκτρικό ρεύμα.
Αυτό σημαίνει ότι 3.420 Watt ηλιακής ενέργειας που πέφτουν σε ένα μέσο αυτοκίνητο καλυμμένο με ηλιακούς συλλέκτες θα απέδιδαν μόνο περίπου 684 Watt, που θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει το αυτοκίνητο. Συγκριτικά, χρειάζονται περίπου 20.000 Watt για ένα ηλεκτρικό όχημα για να κινείται με 100 χιλιόμετρα την ώρα.
Τα οχήματα που ανταγωνίζονται στο World Solar Challenge τείνουν να είναι μεγάλα και έχουν σχέδια που μεγιστοποιούν την οριζόντια επιφάνεια τους. Αυτό τους βοηθά να συλλέγουν όσο το δυνατόν περισσότερο ηλιακό φως. Για ένα τέτοιας χρήσης πρωτότυπο όχημα, αυτό είναι εντάξει, αλλά τα περισσότερα μοντέλα δεν έχουν πολλά παράθυρα ή χώρο για οτιδήποτε άλλο εκτός από τον οδηγό.
Όταν ο Ήλιος δεν λάμπει
Μια άλλη πρόκληση είναι ότι οι γεωγραφικές τοποθεσίες, οι ώρες φωτός της ημέρας και οι καιρικές συνθήκες επηρεάζουν το πόση ηλιακή ενέργεια μπορεί να παραχθεί.
Η Γη έχει κλίση στον άξονά της, επομένως δεν λαμβάνουν όλες οι περιοχές ίσες ποσότητες ηλιακού φωτός ανά πάσα στιγμή. Όταν το βόρειο ημισφαίριο γέρνει προς τον Ήλιο, το πάνω μέρος της υδρογείου εκτίθεται περισσότερο στον ήλιο και έχει άνοιξη και καλοκαίρι, ενώ το νότιο ημισφαίριο είναι πιο κρύο και πιο σκοτεινό. Όταν το νότιο μισό του πλανήτη γέρνει προς τον Ήλιο, οι περιοχές στο νότιο μισό της Γης λαμβάνουν περισσότερο Ήλιο και το πάνω μισό λιγότερο.
Οι περιοχές κοντά στον ισημερινό έχουν σταθερό ηλιακό φως όλο το χρόνο, έτσι οι ζώνες πιο κοντά σε αυτόν - όπως η Νότια Καλιφόρνια ή η έρημος Σαχάρα - έχουν πιο έντονη ηλιακή ενέργεια από μέρη πιο κοντά στους πόλους της Γης, όπως η Αλάσκα.
Τα ηλιακά αυτοκίνητα θα δυσκολεύονται επίσης να συλλέξουν αρκετό ηλιακό φως τις συννεφιασμένες ή βροχερές μέρες. Ακόμη και οι μεγάλες επιχειρήσεις κοινής ωφελείας με τεράστια ηλιακά πάρκα έχουν εναλλακτικές λύσεις για τις στιγμές που ο Ήλιος δεν λάμπει.
Και οι οδηγοί χρειάζονται τα αυτοκίνητά τους να λειτουργούν και τη νύχτα. Για να λειτουργεί ένα ηλιακό αυτοκίνητο αφού πέσει το σκοτάδι, θα χρειαστεί να χρησιμοποιήσει επιπλέον ενέργεια που συγκέντρωνε κατά τη διάρκεια της ημέρας και αποθηκεύτηκε σε μια μπαταρία. Τα ηλιακά πάνελ και οι μπαταρίες αυξάνουν το βάρος του αυτοκινήτου και τα βαρύτερα αυτοκίνητα χρειάζονται περισσότερη ενέργεια για να λειτουργήσουν.
Οι ερευνητές εργάζονται για να σχεδιάσουν ηλιακά αυτοκίνητα που είναι πιο κατάλληλα για καθημερινή χρήση. Για να συμβεί αυτό, οι σχεδιαστές θα πρέπει να κάνουν τους ηλιακούς συλλέκτες πιο αποτελεσματικούς στη μετατροπή του ηλιακού φωτός σε ενέργεια και να σχεδιάσουν ηλιακούς συλλέκτες που είναι πιο κατάλληλοι για αυτοκίνητα. Θα είναι επίσης κρίσιμο να γίνουν φθηνότερα τα ηλιακά συστήματα για αυτοκίνητα, ώστε οι μέσοι αγοραστές να μπορούν να τα αντέξουν οικονομικά.
Προς το παρόν, η πιο κοντινή επιλογή σε ένα ηλιακό αυτοκίνητο είναι ένα ηλεκτρικό όχημα που φορτίζεται στο σπίτι ή σε σταθμό φόρτισης.
Ανάλογα με τον τρόπο που παράγεται αυτή η ηλεκτρική ενέργεια, μέρος της ενέργειας που ρέει σε αυτά τα αυτοκίνητα είναι πιθανόν από ηλιακούς συλλέκτες, ανεμογεννήτριες, φράγματα υδροηλεκτρικής ενέργειας ή άλλες ανανεώσιμες πηγές. Και αυτό το μερίδιο θα αυξηθεί, καθώς τα κράτη εργάζονται για να στραφούν στην καθαρή ενέργεια τις επόμενες δεκαετίες.
Εάν οδηγείτε ή επιβαίνετε σε ηλεκτρικό αυτοκίνητο, μπορεί να ταξιδεύετε (και) με ηλιακή ενέργεια αυτή τη στιγμή.