Células solares para teitos de coches

Células solares para teitos de coches

Células solares para teitos de coches

Os coches con enerxía solar existen desde hai dúas décadas e xa se converteron nunha realidade en moitos ámbitos dos avances tecnolóxicos actuais.

Aínda que a maioría de nós sabemos que non é só un coche cun teito diferente, aínda queda moito por percorrer en canto ao esforzo necesario para facer realidade un coche totalmente alimentado con enerxía solar.

Aínda que nos últimos anos aconteceron moitas cousas na industria do automóbil en canto ao uso da enerxía solar, os procesos estándar aínda deixan moito espazo para unha alternativa mellor. A idea de usar paneis solares nos tellados dos coches pode potencialmente película de poliimida transparente usar; o seu potencial oculto aínda está por descubrir.

Os primeiros desenvolvementos e os últimos desenvolvementos nos coches con enerxía solar

A primeira innovación relacionada cos coches con enerxía solar remóntase a 1955 cando General Motors presentou o primeiro coche con enerxía solar na súa presentación oficial en Chicago. Era un prototipo de 15 polgadas de longo que consistía nun pequeno motor eléctrico con células fotovoltaicas. Este modelo era especial e, a pesar do seu tamaño relativamente pequeno, que podería nin sequera ser suficiente para cubrir a superficie necesaria para o condutor, podía poñer en marcha unha polea coa axuda dun eixe da roda traseira que xira.

O Sion é outro exemplo interesante de coche con enerxía solar, tamén coñecido como a primeira variante dispoñible comercialmente dun vehículo eléctrico solar híbrido. O coche ten unha autonomía media de 250 quilómetros e a capacidade única de cargarse mediante enerxía solar. O coche tarda só 30 minutos de media en cargar case a metade da súa capacidade cunha única estación de carga. Moitas outras compañías como Toyota, Tesla e Hyundai traballan constantemente para construír un coche solar totalmente funcional e dispoñible comercialmente ou quizais incluso unha versión híbrida do mesmo.

Pero por que exactamente os coches eléctricos non teñen células solares no teito?

É importante saber que os módulos solares converten esencialmente a enerxía térmica do sol en enerxía eléctrica. Os paneis solares son sen dúbida moi eficientes e incluso poden converter máis do 70% da enerxía solar en electricidade. Non obstante, o problema xorde cando analizamos algunhas das limitacións máis importantes neste caso.

En primeiro lugar, é necesario entender que todo o concepto de paneis solares nos coches é difícil de implementar na realidade. Ademais, a idea existe desde 1962 e houbo moitos desenvolvementos significativos no desenvolvemento tecnolóxico, pero aínda non chegamos a unha solución completa. O caso Sion, do que falamos anteriormente, é un dos mellores exemplos dun coche eléctrico alimentado con enerxía solar que aínda está en desenvolvemento e necesita máis desenvolvemento desde o seu último anuncio oficial.

As consideracións teóricas adoitan asumir que a enerxía solar axudará a cargar as baterías nos paneis montados no teito, reducindo o número de paradas que ten o coche para facer paradas de carga. En realidade, a tecnoloxía actual das células solares ten unha eficiencia insuficiente, que ronda o 20-25%. Isto é extremadamente baixo en comparación coa eficiencia que normalmente se require para os paneis solares nos tellados dos coches. Ademais, esta baixa eficiencia súmase aos retos existentes e dificulta a posta en práctica da idea.

Por que é tan difícil facer realidade estas aplicacións?

Agora que sabemos como é a implementación práctica dos coches solares, tamén temos que entender por que as aplicacións son tan difíciles. Hai moitos máis retos que os que só aparecen na superficie. Dicimos isto porque hai algunhas razóns polas que nin as empresas de automoción técnicamente máis avanzadas e capaces aínda non puideron chegar a esta realidade.

O primeiro e maior reto é como funcionan as células solares e como se colocan. Os paneis solares existentes que se usan habitualmente para fins comerciais son só un 30-35% de eficiencia. En realidade, iso é moito menos do que necesitaría un coche solar eficiente como fonte de enerxía. Isto débese a que hai que crear moito máis espazo e innovación para as células solares, especialmente cando podemos utilizar outros materiais, xa sexa como participantes activos ou como catalizador.

O outro problema é a dispoñibilidade comercial e o custo de implantación de paneis solares. É ben sabido que as células solares non son precisamente baratas. Non obstante, nin sequera son ingrávidos, o que supón un problema porque engadir paneis solares á carrocería do vehículo significa que o vehículo engade moito peso e custo. Debido a isto, houbo moitos desenvolvementos significativos no campo da película solar, e a película de poliimida transparente é un dos candidatos máis prometedores. É un substituto moito máis lixeiro que outros materiais que se poden usar para facer paneis solares nos tellados dos coches, pero todo depende de como a idea se converta en realidade.

No momento en que consideramos o peso da batería, a idea de facer realidade os coches con enerxía solar comeza a parecer un reto aínda por superar. Ademais, as constantes malas condicións meteorolóxicas noutra rexión, as condicións de condución e a colocación dos paneis agravan o problema e dificultan a realización dos retos. Non obstante, iso non significa que non haxa forma de superar as limitacións, xa que aínda hai moito marxe para descubrir o potencial das fontes que temos.

Non obstante, mentres falamos do papel da película de poliimida transparente como material prometedor para as células solares nos tellados dos coches, a idea pode axudarnos a comprender como pode axudar a facer o campo máis viable para o mundo real.

Que é un película de poliimida transparente, e como pode axudar?

Antes de falar de película de poliimida transparente, necesitamos entender o que realmente significa poliimida. Basicamente, é unha clase de polímeros cunha ampla gama de aplicacións. Por exemplo, pódese usar como unha película delgada para o illamento de cables flexibles ou placas de circuíto impreso. Tamén se usan habitualmente como fibras para protección contra incendios ou illamento. Normalmente teñen unha textura diferente, pero os materiais transparentes pódense ver moi claramente, xa que un material incoloro pode significar cousas diferentes xa que diferentes factores poden explicar a transparencia.

Por definición, estes materiais son moi flexibles; ofrecen estabilidade á alta temperatura e excelente dureza superficial. Ademais, tamén poden ofrecer unha solución aos problemas que comentamos anteriormente no que se refire á conversión de teitos de coches con paneis solares.

Que tal a produción?

Normalmente hai unha variedade de procesos para producir películas de polímeros transparentes, incluíndo o moldeado por soplado, a fundición e a extrusión por fusión. No proceso de extrusión, a película normalmente fórmase a través dun orificio continuo. O procedemento típico implica a rotación dun caracol dentro da odiada sección do barril, finalmente fundindo as seguintes seccións e forzándoas a través dunha ranura de textura adecuada.

O método descrito anteriormente é un dos métodos de fabricación directa para produtos de película acabada, que aínda require un segundo proceso, que é o modelado por inxección. Este proceso concreto adoita realizarse cunha única extrusora de parafuso, empregando resina de polímero, cuxa temperatura despois se ralentiza coa axuda dun fluxo de aire externo, estirado na propia zona da máquina e finalmente retirado. Ademais, axuda a facerse unha idea da presión de aire interna necesaria para aplanar o material ao pasar polo rolo cilíndrico.

As técnicas de fabricación necesarias para producir películas de poliimida incolora son similares ás utilizadas para películas ópticas. Non obstante, a única diferenza é que o outro material ten a súa singularidade e funcionalidades ao mesmo tempo. Esta diferenza é principalmente que teñen un punto de fusión relativamente maior e unha solubilidade máis baixa, especialmente tendo en conta os procedementos de laboratorio utilizados na fabricación destes materiais. Específicamente para o proceso de fundición en disolvente, como se mencionou anteriormente, os enfoques pódense dividir en direccións máquina e transversal, que tamén é un método crítico que podería ser aplicable no caso dunha película de poliimida transparente.

Por que a fotovoltaica é unha gran solución de mobilidade?

Mirando os prototipos existentes de innovacións de automóbiles, unha cousa é certa. O uso de electricidade para células solares con formatos especiais de células pode soportar significativamente os seguintes procesos de separación en canto á tecnoloxía utilizada debido ás mellores eficiencias. Porque o desenvolvemento actual no campo das células solares garante unhas mellores eficiencias das células que están moi por riba das eficiencias medias, que adoitaban ser arredor do 30%.

Para conseguir unha mellor e maior eficiencia na zona dispoñible cos medios cos que contamos actualmente, cómpre comprender o papel das películas de poliimida transparente e como integralas co vidro. As celas do teito do coche adoitan estar integradas de forma compacta para que haxa máis espazo para a conexión ás fontes de enerxía.

Por prometedor que pareza, tamén hai que garantir que a solución sexa duradeira, xa que hai un beneficio potencial ao usar unha película de poliimida transparente. Pero só sempre que cumpra o seu propósito. Ademais, o material resultante debe cumprir os requisitos básicos dun teito de coche de panel solar difícil, polo que é moi importante probar a eficiencia en consecuencia.

Vantaxes de usar película de poliimida transparente con vidro para tellado solar

Cando falamos das vantaxes da película de poliimida incolora, hai moito que falar en canto ás súas capacidades mecánicas, físicas, térmicas e eléctricas. Os usos son incriblemente diversos xa que axudan nalgunhas das áreas máis críticas dos seus usos.

As principais vantaxes do uso deste material inclúen as seguintes.

Gran flexibilidade

Un dos principais beneficios do uso de película de poliimida transparente e vidro para unir teitos solares aos coches solares é que ofrecen unha maior flexibilidade. Unha película de poliimida transparente ofrece máis posibilidades para a fixación de materiais e coas súas conexións flexibles é unha opción moito mellor que calquera outro material. Ademais, pode axudar a manter o rendemento xeral no caso de que a súa forma cambie debido á flexibilidade. Polo tanto, é unha gran combinación que se pode usar como material para coches solares.

material máis fino

Outra gran vantaxe de usar película de poliimida transparente con vidro é que se pode aplicar facilmente a calquera parte do corpo xa que o material é excepcionalmente lixeiro. Ademais, ao ser un material máis fino, pódese instalar non só no tellado, senón tamén en calquera outro lugar axeitado. Polo tanto, ofrece máis flexibilidade en canto ao apego.

Menores custos de produción

Hai moitas razóns para a popularidade deste material. A produción de películas de poliimida transparente é máis barata debido ao proceso roll-to-roll. O proceso permite a revelación inmediata das superficies, o que leva a unha mellor representación, especialmente durante o proceso de fabricación. O método tamén conta con cinta de dobre cara para proporcionar unha superficie de substrato como axente de liberación. Polo tanto, axuda a eliminar a capa exposta, que non require moitas entradas.

Permite alta transmisión de luz

As películas transparentes de poliimida tamén son coñecidas polas súas excelentes propiedades de transmisión da luz. Ademais, ten boas propiedades térmicas e mecánicas, polo que é un material axeitado para células solares flexibles e un punto de acceso prometedor no proceso global de aplicación de materiais poliméricos.

A demanda de materiais máis lixeiros, máis finos e altamente translúcidos para os tellados dos coches con células solares está en constante aumento. Como resultado, as propiedades mecánicas das películas de poliimida transparentes están gañando popularidade no sector de fabricación. É un polímero de alto rendemento que tamén contén aneis de imida cuxa columna vertebral proporciona unha excelente estabilidade térmica e química. Ademais, proporciona un mellor illamento con excelentes propiedades mecánicas, polo que é un material axeitado para o seu uso.

Estabilidade a alta temperatura

Ademais das propiedades das películas transparentes de poliimida mencionadas anteriormente, o material tamén é coñecido pola súa excelente estabilidade á temperatura. Debido a que está feito dun plástico separado que ofrece unha maior transparencia, o material resultante tamén é probable que sexa moi estable térmicamente. Este é exactamente o caso das películas de poliimida transparentes.

Este material ten unha estabilidade térmica e química moi superior en termos de illamento e propiedades mecánicas, polo que é amplamente utilizado en varias industrias, incluíndo dispositivos microeléctricos, separación de gases e combustible electrólito de polímero. Así, pódese dicir que o material ten unha estabilidade térmica excepcional, o que ofrece mellores posibilidades de aplicación na colocación e preparación de tellados de coches para células solares.

Boa dureza superficial

Se se trata dun material idóneo para o seu uso con vidro na fabricación de tellados de coches con células solares, debe ter unha excelente dureza superficial para garantir a resistencia requirida. Neste caso, o uso dunha película de poliimida transparente pode ser de gran beneficio xa que ten unha excelente dureza superficial debido ás súas propiedades mecánicas. O material non só ten unha gran capacidade física combinada co vidro, senón que tamén pode axudar a mellorar a resistencia á rotura. Aínda que a película adoita estar feita de resina de poliimida, o material que se pode usar con vidro tamén é capaz de ofrecer unha alta resistencia á calor e dureza superficial.

Excelente resistencia a ácidos e álcalis

Unha das propiedades menos coñecidas dunha película de poliimida transparente é a súa excelente resistencia aos ácidos e aos álcalis, polo que é un material ideal para o seu uso co vidro. Ademais, o material inclúe substratos de dispositivos electrónicos orgánicos flexibles, o que os fai materiais altamente flexibles, procesables, resistentes e térmicamente estables que son resistentes aos ácidos e aos álcalis. Polo tanto, a posible exposición a ácidos e álcalis non pode ser un problema cando se usa unha película de poliimida transparente como material principal ou como catalizador.

Fácil procesamento

Unha das principais vantaxes que teñen os fabricantes cando traballan con películas de poliimida transparentes é a facilidade de procesamento necesaria para fabricalas. O proceso de fabricación exacto e a química de síntese utilizados na preparación da película de poliimida transparente tamén nos axudan a comprender as súas propiedades mecánicas, físicas e químicas, que ofrecen moitas vantaxes sobre outros materiais.

O procesamento é sinxelo, utilizando só materiais de matriz activa orgánica flexible que son fáciles de traballar e que non requiren moita entrada. Por iso, os fabricantes adoitan preferir as películas de poliimida transparentes para a fabricación de paneis solares xa que son unha opción ideal para o seu uso con vidro.

resistencia á radiación

Cando falamos das propiedades mecánicas, físicas e químicas das películas transparentes de poliimida, hai que falar tamén do aspecto eléctrico. Axuda a comprender como funciona o material e todo o ciclo de vida, xa que ten unha excelente resistividade superficial e de volume á radiación que pode penetrar nel. A medida da condutividade é diferente para illantes homoxéneos que para outros materiais, polo que unha película de poliimida transparente é un material ideal para substituír con excelente resistencia á radiación.

Pode servir como barreira contra a humidade

Por último, pero non menos importante, sábese que as películas transparentes de poliimida teñen propiedades melloradas de barreira á auga e ao osíxeno, converténdoas nunha excelente barreira contra a humidade. Debido á súa flexibilidade e transparencia, as propiedades de barreira á humidade e ao osíxeno pódense mellorar significativamente usando materiais de grafito en solución. O máis importante é que a capacidade da película de poliimida transparente para actuar como barreira contra a humidade tamén axuda a comprender a súa estabilidade térmica e o illamento eléctrico, o que é beneficioso na fabricación de tellados de coches con células solares. Polo tanto, pode ser unha gran barreira que impide calquera interacción co osíxeno na auga.

Exemplos exitosos da práctica

Agora que temos unha idea de como pode ser unha solución deste tipo, tamén debemos mirar os exemplos exitosos de prototipos de enerxía solar na práctica, porque algúns deles aínda están en desenvolvemento, pero moitos deles xa están no mercado. dispoñible. O primeiro e máis coñecido exemplo é o Mercedes Benz Vision EQXX. Cae na categoría de berlinas de coches eléctricos de luxo. Ten unha excelente autonomía de 700 quilómetros e un notable coeficiente de arrastre de 0,17. Unha das mellores características deste vehículo é o panel solar de 117 células no teito, que é capaz de cargar os sistemas e darlle ao condutor unha autonomía extra.

O Hyundai Ioniq 5 é outro exemplo recente dun coche alimentado con enerxía solar cunha mellor sustentabilidade e tecnoloxía futurista, dispoñible en dous tamaños de batería. O modelo ten tracción integral e pode alcanzar unha velocidade máxima de 185 km/h. O modelo tamén ten unha opción de tracción nas 2 rodas que permite ao piloto acadar a autonomía máis longa duns 300 quilómetros. Segundo os datos dispoñibles, pódese dicir que estes paneis solares poden acadar unha autonomía adicional de 1240 millas ao ano, o que supón unhas tres millas ao día. Polo tanto, este caso é outro exemplo exitoso de que o desenvolvemento de tellados de coches con células solares está lonxe de rematar a pesar das nosas importantes innovacións.

Resumo

Respecto da discusión anterior, podemos dicir que percorremos un longo camiño dende os primeiros desenvolvementos no campo da enerxía solar e as súas aplicacións en diversas industrias. En relación con esta observación, os desenvolvementos existentes do teito do coche de paneis solares aínda requiren as mellores formas de levar a cabo as ideas existentes. Aínda que os retos existentes poden obstaculizar o desenvolvemento desta idea e convertela nunha realidade viva, a solución proposta na discusión anterior pode ser de gran beneficio unha vez implantada. A enerxía solar é o camiño a percorrer, especialmente no sector da automoción onde a eficiencia enerxética é unha das prioridades.

 

Comparte este post