Panele fotowoltaiczne – czy jazda za darmo jest możliwa?

Energia elektryczna pozyskiwana jest w Polsce głównie z węgla kamiennego, jednak – jak już wiadomo prawie na całym świecie – można ją pozyskiwać niemalże za darmo ze wszystkich sił natury. Da się wytworzyć prąd elektryczny turbiną wiatrową, można go pozyskać z fal oceanicznych, można go odzyskiwać w wyniku rekuperacji, ale przede wszystkim da się wytwarzać elektryczność z promieni słonecznych padających na panele fotowoltaiczne. Dlaczego by więc nie jeździć całkowicie za darmo?

Jak działają panele fotowoltaiczne?

Zanim rozważymy sens założenia paneli na dach samochodu elektrycznego, podkreślmy dwie rzeczy. Pierwsza jest bardzo prosta, a chodzi mianowicie o pisownię słowa, które przez większość Polaków jest wymawiane błędnie.

Poprawna pisownia to fotowoltAICZNY, a nie fotowoltaNICZNY. Pisownia oczywiście jest na poważnie, ale jej przytaczanie potraktujcie – proszę – z przymrużeniem oka.

Druga i całkiem poważna kwestia do omówienia, to działanie paneli fotowoltaicznych i energia jaką można z nich uzyskać. Okazuje się bowiem, że na polskim rynku dominują głównie dwa rodzaje takich paneli. Są to panele fotowoltaiczne polikrystaliczne i monokrystaliczne.

Panele monokrystaliczne

Panele monokrystaliczne zbudowane są z pojedynczych kryształów krzemu (Si), czyli właśnie z tzw. monokryształów. Panele te mają kształt kwadratu ze ściętymi narożnikami (co jest ich cechą charakterystyczną), gdyż powstają poprzez cięcie na plastry walcowanego kryształu krzemowego. Tak powstałe monokryształy mają ciemną barwę szarą lub niebieską.

Panele polikrystaliczne

Powstają z wielu monokryształów krzemu. Na powierzchni polikryształów widoczne są kształty monokryształów, a charakterystycznym dla nich kolorem jest jasnoniebieski. O dziwo jest to tańszy rodzaj paneli ze względu na ich niższą sprawność elektryczną i odporność na skrajne (zwłaszcza wysokie) temperatury.

Czy można zamontować panele fotowoltaiczne na auto elektryczne i jeździć za darmo bez ładowania?

Zainstalowanie paneli fotowoltaicznych w samochodzie elektrycznym jest jak najbardziej możliwe. Istnieje technologia umożliwiające ich montaż nawet w warstwie szyb (tak jak instaluje się np. ogrzewanie przedniej szyby!). Technicznie wszystko jest wykonalne, a pomysł wydaje się genialny w swej prostocie: ładuj baterie, kiedy samochód stoi zaparkowany pod blokiem lub podczas jazdy i miej perpetuum mobile. Tu jednak rodzi się bardzo istotne pytanie.

Dlaczego nie instaluje się paneli słonecznych na samochodach elektrycznych?

Kalkulacja jest bardzo prosta, jednak na początku zwróćmy uwagę na same wartości, jakimi operujemy. Najbardziej wydajne panele słoneczne w bezchmurny, letni dzień, między godziną 9:00 a 15:00 (czyli kiedy jest najwięcej światła) osiągają moc 800 W z 1 metra kwadratowego panelu.

Powierzchnia dachu w średniej wielkości samochodzie to ok 3 do 4 m2. Dołożywszy do tego ze 2-3 m2 maski auta maksymalnie uzyskujemy 7 m2. To daje nam z całego pojazdu, przy najbardziej wydajnym panelu (domowym!) około 5,6 kW. Teraz już mierzymy energię w kilowatach – wcześniej mierzyliśmy w watach (kilowat to 1 tys. watów).

Ładowarki samochodowe DC pracujące pod napięciem 400-800V pozwalają na ładowanie samochodu z mocą od 50 do 350 kWh. Istnieją też wolniejsze pracujące pod napięciem 200-400V o mocy ładowania 7,4 do 35 kW. W Polsce ładowarki aut elektrycznych raczej nie przekraczają 150 kW.

Jak widać większość tych wartości przekracza 5,6 kW, jednak to i tak nie jest mała wartość, więc dlaczego – choćby częściowo – nie używa się paneli fotowoltaicznych w samochodach elektrycznych?

Panele fotowoltaiczne i auta elektryczne to nieudany duet

Po pierwsze panele pozyskujące energię z promieniowania słonecznego z maksymalną mocą działają zwykle tylko przez kilka godzin dziennie pod warunkiem bezchmurnego nieba. W dodatku musielibyśmy pamiętać, aby nie parkować samochodu pod drzewami i przemieszać go, kiedy np. cień otaczających budynków przemieszczałby się wraz ze zmianą pory dnia.

Zatem 5,6 kW z paneli byłoby rzadko osiągalne, a średnia wartość oscylowałaby zapewne w granicach 2 kW. Taka moc pozwoliłaby na zasilenie co najwyżej jakiegoś małego kompresora klimatyzacji pracującego w trybie eco lub dobrego radia i wszystkich ekranów dotykowych.

Biorąc pod uwagę także ciężar paneli o takiej mocy, mogłoby się okazać, że zamiast zyskać na zasięgu poprzez odciążenie głównych baterii samochodowych z zasilania systemów podtrzymywania życia latem i radia, i ekranów, moglibyśmy stracić na zasięgu, bo auto byłoby dużo cięższe i potrzebowałoby zwyczajnie więcej mocy, aby normalnie jechać.

Gdybyśmy zaś zastosowali super lekkie ogniwa słoneczne, stracilibyśmy znowu na mocy doładowania… i tak w kółko!

Jak zwykle koszty

Jak to zwykle bywa, kiedy nie wiadomo, o co chodzi, to chodzi o pieniądze. Koszty instalacji paneli fotowoltaicznych, choćby w najlżejsze ich odmiany i gdyby to jednak miało sens, sprawiają, że i tak pewnie cena auta byłaby o dobrych parę procent wyższa od kosztów, jakie widujemy dotychczas.

Jak wiemy ceny samochodów elektrycznych, mimo tendencji malejących, wciąż są dużo wyższe od samochodów spalinowych tej samej klasy. Ich podrożenie byłoby więc strzałem w stopę i cała gałąź aut elektrycznych mogłaby skończyć jako bardzo kosztowne i dawno zapomniane gadżety.

Żadna osoba decyzyjna wielkich, motoryzacyjnych koncernów nie jest aż tak głupia, aby w sposób oczywisty w błoto wyrzucić zainwestowane miliardy w rozwój całkiem nowej i obiecującej gałęzi motoryzacji.

Pociesza jednak fakt, iż naukowcy z MIT wciąż prowadzą badania nad ogniwami słonecznymi, które mogłyby mieć zastosowanie w samochodach elektrycznych. Czy wielkie koncerny paliwowe i energetyczne sobie na to pozwolą? Zobaczymy….

Zobacz też, co stuka w silniku spalinowym?