כיצד כוח השמש יכול לתקן את חיי הסוללה של גלגלים חשמליים

אתגר הסוללה בחשמליות

כסאות גלגלים חשמליים שיפרו באופן משמעותי את הניידות והעצמאות עבור מיליוני אנשים עם ליקויי ניידות.אבל המגבלה הקבועה ביותר שדווח על ידי משתמשים היא חרדה לטווח סוללת טווח.כיסא גלגלים חשמלי טיפוסי המופעל על ידי ליתיום או סוללות חתומות יכולות לנסוע 12 עד 25 קילומטרים על מטען מלא בתנאים אידיאליים.

ההידרדרות של הסוללה מחממת את הבעיה עם הזמן.תאים ליתיום-יון מאבדים את היכולת עם כל מחזור מטען, סוללות מובילות-מצוד סובלות מסולפת אם לא נשמרו במלוא האחריות.משתמשים לעתים קרובות מוצאים עצמם קשורים לשעות טעינה המגבלה את ספונטניות.טיול מהיר לפארק או ביקור מורחב עם חברים הופך חישוב לוגיסטי: האם יש לי מספיק סוללות כדי לחזור? עבור רבים, אי הוודאות הזו היא מאוד לספק עצמאות פירושה לספק.

כימיה סוללה וטווח עולמי

כסאות גלגלים חשמליים מודרניים משתמשים בעיקר סוללות ליתיום-יון בגלל צפיפות האנרגיה הגבוהה שלהם משקל קל יותר בהשוואה חלופות מובילות-מצד.חבילה טיפוסית 50-amp-שעה מכסה וואט-שעה של אנרגיה.תחת עומס מתון, המתורגמת ל-15 עד 20 קילומטרים של נסיעות.עם זאת, מערכות ניהול סוללות (BMS) לעתים קרובות חיץ בטיחות, טמפרטורות קרות יכול להפחית את היכולת שלנו על ידי 20 אחוזים או טווח יעיל יותר של אנרגיה.

סוללות מובילות, עדיין נפוץ בכיסא גלגלים ידידותי תקציב, הפנים אפילו מגבלות תלולות יותר.הם כבדים יותר, גובים לאט יותר, סובלים מאפקט הזיכרון אם שוחרר חלקית שוב ושוב. סוללה של 70 שעות להוביל עשוי לספק רק 10-12 קילומטרים של טווח בעולם האמיתי, תוחלת החיים שלו היא בדרך כלל 300-500 מחזורים בהשוואה ל 500-1,000 מחזורים עבור ליתיום.

כוח השמש כמקור אנרגיה משלים

כוח השמש מציע דרך מעשית וזולה יותר להרחיב את חיי הסוללה של כסאות גלגלים חשמליים.על ידי הפאנלים קטנים פוטו-וולטאיים (PV) על מסגרת הגלגלים, קאנופי, או לשבת בחזרה, משתמשים יכולים לקצור את השמש כדי לטעון את הסוללות במהלך השימוש בחוץ.המושג אינו עתידני - אבטיפוס סולרי גלגלים ולאחר ערכות שוק כבר קיימים, והטכנולוגיה הבסיסית היא אותה כמות של מערכי גג שנמצאו על גבי משטחים ורמות ניידות מותאמים ופשוט לסול.

כיצד אינטגרציה Photovoltaic עובדת על גלגל גלגלים

לוחות סולאריים הופכים את השמש לחשמל נוכחי ישיר (DC) באמצעות תאים פוטו-וולטאיים עשויים מחומרים מוליכים למחצה כמו מונוקריסטלליין סיליקון.כאשר הם מותקפים על כיסא גלגלים, הלוחות מחוברים למערכת ניהול אנרגיה - או בקר מטען סולארי ייעודי או מערכת ניהול סוללות שונה.זה בקר מבטיח את המתח והנוכח מהפאנלים להתאים את פרופיל הטעינה של הסוללה, מונעים overcharing או זרם הפוך בלילה.

אדריכלות חשמלית יכולה לקחת שתי צורות.ב-FLT:0 עקיפה טעינה FLT 1 תצורה, אנרגיה סולארית זורם ישירות לתוך סוללות הראשי של כיסא גלגלים, תוספת המטען שהם מקבלים מן השקע הקיר.ב-FLT:2hybridFLT 3 תצורה, סוללה עזר קטן נפרד הואשם על ידי השמש ולאחר מכן משמש כדי העליון דרך סוללות DC-to-DC כדי להוסיף את הסוללות המוחזקות כדי להפוך את הסוללות המוחזקות הדרושות.

שיטות פאנל ואסטרטגיות הרהורים

הבחירה של טכנולוגיית פאנל סולארי חשובה ליישום גלגלים. לוחות מונוקריסטלליין ריידי מציעים את היעילות הגבוהה ביותר - בדרך כלל 18–22 אחוזים - אבל הם רזים וזקוקים משטחים שטוחים לוחות פילים דקים גמישים, כגון אלה המשתמשים ב-Indium Gallium selenide (CIGS) או סיליקון אמורפי, הם קלים יותר ויכולים להתאים את פני השטח כמו כיסא גלגלים אחורי או resty יכול פחות חזק יותר (104%).

מיקומים כוללים:

• (FLT:0) Canopy או מטרייה: FLT:1 מחבת קטנה המחוברת לראש צל קאנופי ממקם את הלוח שטוח עבור חשיפה לשמש מקסימלית ומספק גם צל עבור המשתמש.
• (ב) ניתן לדבוק בלוח ה-FLT:0) בפאנל גמיש האחורי של המושב, מול פנים אל פנים.זה עובד היטב כאשר המשתמש נע וכיסא הגלגלים ממוקם זקוף.
• (FLT:0Side מסגרת עולה:FLT:1 , לוחות קשיחים קטנים ניתן לרכוב בצד של מסגרת הגלגלים, מזווית מעט כדי לתפוס את השמש.הם בדרך כלל מייצרים פחות כוח בשל זווית תת-אופטימית אבל להוסיף משקל מינימלי.
• (FLT:0) נושאת נושא או סוללת סל: FLT:1 ניתן לאחסן פאנל מתקפל על נושאת אחורית ומוכנס כאשר הוא מופעל, לספק שטח משטח גדול יותר עבור טעינה במהלך הפסקות.

לכל גישה יש עצירות בין ייצור חשמל, משקל, אסתטיקה וקלות שימוש. משתמשים רבים משלבים שתי שיטות או יותר עלייה כדי למקסם את קציר האנרגיה במהלך יום טיפוסי.

יתרונות אפשריים למשתמשים

היתרונות של תוספי השמש מעבר להישגים אנרגיה תיאורטיים.עבור משתמשים שמשקיעים זמן רב בחוץ, מערכת טעינה סולארית מעוצבת היטב יכולה להפוך את החוויה היומית של שימוש בכיסא גלגלים חשמלי.

טווח תפעולי של 20-40 אחוז

תחת אור שמש ישיר, פאנל סולארי חד 50 וואט יכול לייצר בערך 250-300 וואט שעות ביממה מלאה של חשיפה חיצונית (הנחה 5-6 שעות שיא השמש) השווי של כ -40-50% מהאנרגיה הנתינה ביום רגיל 600-וואט-שעה חבילת ליתיום של עד שעה.משתמש שמתחיל את היום עם סוללה מלאה וצעדים בחוץ במשך כמה שעות יכול למעשה לסיים עם יותר מגובה של עד 20 ק"מ, 000 שעות ביממה עם עומסי שמש, עם טווח פתוח עם טווח של מעל לקצבי שמש, עם טווח של 15 ק"מ, עם טווח זה יכול היה יכול להיות יותר מגובה של מעל לקצבי שמש, 000 שעות.

צמצום תדירות וגמישות גדולה יותר

טעינה תכופים ללבוש את הכימיה של סוללות ליתיום-יון זמן רב יותר כאשר נשמר בין 20% ל 80 אחוזים תשלום וכאשר מחזורי טעינה הם רדודים.על ידי שימוש בשמש כדי לשמור על הסוללה המצופה במהלך השימוש בשעות היום, משתמשים יכולים להפחית את עומק השחרור על כל מחזור. פחתות עמוקות יותר יכולות להאריך את תוחלת החיים הכוללת של סוללה של 3-5 שנים עד 5-7 שנים במקרים רבים.

הפחתת הצורך למצוא גם שקעי קיר מתרחבת היכן וכיצד משתמשים יכולים לנסוע.טיול לחוף, למשטח הוגן, או לשימור טבע כבר לא דורש סיור לתחנות טעינה נגישות.כיסא הגלגלים הופך למכשיר עצמאי למשך שעות היום.

יתרונות סביבתיים ועלויות

על ידי צבירת כיסא גלגלים חשמלי מהרשת בדרך כלל עולה כמה סנטים לקילווואט-שעה, אבל במהלך שנה, משתמש טעינה יומית מוסיף שווה ערך של 200–400 קילווואט של צריכת חשמל. סולרי מלוטש לחלוטין בשעות היום, צמצום הצעת החשמל של המשתמש.

מבחינה סביבתית, כל קילווואט-שעה שנוצר על ידי השמש נמנעים מפליטת הפחמן המשויכת לחשמל ברשת.עבור משתמשים העוסקים בטביעת הפחמן, ניידות המופעלת על ידי השמש מתיישרת עם מטרות קיימות רחבות יותר, על ידי הרחבת חיי הסוללה, השמש מקטין את תדירות עם אילו חבילות סוללות צריך להיות מיוצרת ו disposed של - יתרון סביבתי משמעותי בהתחשב הרעילות של ייצור סוללות ומחזור.

פתרונות ה Hurdles הטכניים והנדסה

כוח סולארי אינו פתרון מושלם לכל משתמש בכיסא גלגלים חשמלי.יש לטפל בו כמה מכשולים מעשיים וטכניים לאימוץ נרחב.

חלל ומשקלים Constraints

כיסא גלגלים סטנדרטי יש שטח משטח מוגבל עבור לוחות הרים.כיסא גלגלים מבוגר טיפוסי יכול להציע 2-3 מטרים רבועים של שטח שטוח או חצי נפח. לוחות סולאריים קשיחים סטנדרטיים לספק כ 15-18 וואט רגל מרובע תחת השמש מלאה. אז גודל פאנל ריאלי של 2.5 מטרים רבועים ייכנע כ 40 וואט - מספיק כדי לספק טעינה משלימה משמעותית, אבל לא מספיק כדי להתאים את כיסא הגלגלים תחת עומס גמיש.

משקל הוא דאגה שנייה.לוח 50-וואט נוקשה שוקל בערך 8-10 פאונד.הוספת משקל גבוה על כיסא גלגלים משנה את מרכז הכבידה ויכול להשפיע על יציבות, במיוחד על שטח לא אחיד. לוחות גמישים הם קלים יותר - כ-4-6 פאונד עבור וואטאז' שווה ערך - אבל הם עדיין מוסיפים לטעון הכולל, אשר מגביר את המהנדסים טיפול זה עם לוחות אולטרה-משקל משקל גבוה CIGS להשיג יעילות של 12 אחוזים פחות מ £ 50 וואט.

יעילות בתנאי אור משתנים

לוחות סולאריים מייצרים כוח מקסימלי תחת כיסוי ישיר, אור השמש של פריצה, צל של בניינים או עצים, וזווית פאנלים לא-אופטימיים יכולים להפחית את התפוקה ב 50–80 אחוזים.משתמש בכיסא גלגלים העובר דרך סביבה עירונית עם בניינים גבוהים וצל I יראה שיעורי טעינה משתנים מאוד. אתגר זה ניתן לצמצום באמצעות:

• (FLT:0)Maximum Power Point Tracking (MPPT): FLT:1 מכשירים אלה כל הזמן להתאים את העומס החשמלי על הלוח כדי לשמור על המתח והזרם הניב כוח מקסימלי, תוך מתן שינוי תנאי אור.
• (ב) כאשר חלק אחד של פאנל מוצל, דיודות עקפים מאפשרים זרם סביב האזור המצולם, למנוע את כל הפאנל להפליג לפלט כמעט אפס.
• (FLT:0) סיועי אורנטיה: 1FLT:1 A פשוט נוטה עלה או משטח קבוע מותאם באופן ידני מאפשר למשתמש לזווית הלוח ישירות יותר בשמש כאשר הוא חונן או נח.

ניהול אנרגיה ובריאות סוללה

הגדלת טעינה סולארית עם מערכות ניהול סוללות קיימות דורש טיפול. סוללות ליתיום-יון יש מתח נוקשה ומגבלות נוכחיות, ופאנל סולארי לא מוסדר יכול לטעון או נזק תאים.בקר מטען סולארי בנוי למטרה סוללות ליתיום - אחד שמתקשר עם BMS של הסוללה - הוא חיוני. כמה יצרני גלגלים מתחילים לבנות בקרים סולרי הגנה סולריים בכיסאות שלהם, לאחר הפשטה.

חום הוא שיקול אחר.פאנלים סולאריים על כיסא גלגלים יכולים להגדיל משמעותית את הטמפרטורה של פני השטח הם רכובים, במיוחד אם הפאנל חשוך ונצמד ישירות למושב האחורי או קאנופי.החום יכול להפיג את תאי הסוללה אם הלוחות רכובים ישירות מעל או בסמוך לתא הסוללה.אוורור תקין ומגן חום הם הכרחיים במתקני סוללה כאלה.

מתקנים אמיתיים וחוויות משתמש

ניסיון שדה עם גלגלים חשמליים המופעלים על ידי השמש עדיין מוגבל, אבל מאמצים מוקדמים וטיפוסי מחקר מניבים נתונים מעודדים. A 2021 פרויקט באוניברסיטת טנסי בחן כיסא גלגלים עם פאנל גמיש 60-וואט על קאנופי. בימים קיץ ברורים, מערכת השמש סיפקה ממוצע של 280 וואט שעות ביממה - מספיק כדי לכסות כ -40% מהאנרגיה הנצרכת במשך 6 שעות של שימוש מתון.

ערכות מסחר לאחר שוק הן גם מתפתחות.חברות כגון FLT:0ResUnFear 1 ו-FLT:2Solar Mobility SystemsFLT 3 מציעות לוחות סולאריים מתקפלים לכיסא גלגלים וניתן לפרוס כאשר המשתמש הוא לוח פתוח.

חידושים שמציינים את עתידה של הניידות הסולארית

חלל הגלגלים הסולארי מתפתח במהירות, מונע על ידי התקדמות במדעי החומרים, אלקטרוניקה כוח וכימיה סוללות.כמה חידושים מתעוררים יכול להגדיל באופן משמעותי את יכולת השמש כמקור כוח ראשוני או קרוב לכיסא גלגלים חשמליים.

גמישים של Thin-סרט ו- Printed Solar Cells

חוקרים במוסדות כגון FLT:0) המעבדה הלאומית לאנרגיה מתחדשת (National Renewable Energy LaboratoryFLT) 1 מפתחים תאים סולאריים דקים באמצעות חומרים perovskite שניתן להדפיס על תת-שכבות גמישות. Perovskite תאים השיגו יעילות מעבדה מעל 25 אחוזים - תחרותי עם מונוקריסטלליין - תוך כדי להיות קל משקל וגמיש מאוד אם תאים אלה הופכים להיות פעיל בתוך 5-7 שנים הבאות, הם יכולים להיות מוטבעים ישירות, או יותר, 000, 000, 000, 000, 000, 000 ישירות, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 או אפילו לא יכול להיות מטבולית, 000, 000, 000, 000, 000, 000 ישירות, 000, 000, 000, 000 מטבולית, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 או אפילו לא יכול להיות מטבולית, 000 או אפילו לא יכול להיות מטבולית, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 ישירות, 000 זה יכול להיות מטבולית, 000, 000, 000, 000 זה יכול להיות מטבולית, 000 או אפילו לא יכול להיות מטבולית, 000, 000 זה יכול להיות מטבולית, 000 זה יכול להיות מטבולית, 000 זה יכול להיות מטבולית

ניהול אנרגיה חכם וחיזוי

מיקרובקרים ולמידה של מכונות מתחילים לשחק תפקיד בניהול כוח סולארי על פלטפורמות סלולריות.מערכת ניהול אנרגיה חכמה יכולה ללמוד הרגלי הנהיגה הטיפוסיים של המשתמש - מהירות, שטח, תדירות עצירה - ולשלב תחזית סולארית ליום כדי לייעל טעינת סוללות. לדוגמה, המערכת יכולה לצייר יותר נוכחית לוחות סולאריים כאשר השמש בשפע ולהפחית סיוע מוטורי בתקופות תאורה נמוכה, למקסם את טווח הכולל של כמה מערכות אבטיפוס כבר כדי להתאים את ה- GPS ולפתח את הטמפרטורה המקומית כדי להתאים את הנתונים.

אדריכלות היברידית עם Supercapacitors

Supercapacitors מציעים מאוד תשלום מהיר וקצבי פריקה ויכול להתמודד עם אלפי מחזורים ללא השפלה.מערכת היברידית המשתמשת בנק supercapacitor קטן כדי להתמודד עם דרישות מנוע שיא הנוכחי - כגון טיפוס על הגבעה - יכול להפחית את העומס על הסוללה העיקרית. אנרגיית השמש יכול לשמש כדי לטעון את supercapacitors לאורך כל היום, שמירה על בסיס הראשי עבור נסיעות. גישה חלקה זה שואב את הכוח ועושה שימוש יעיל ביותר של לוחות אנרגיה סולארית.

שילוב טכנולוגיות אלה יכול להניב כיסא גלגלים שפועל במשך 8-10 שעות רצופות על מטען מלא יחיד והוא באופן חלקי או מלא של קיום עצמי בימים שמש.

שיקולים מעשיים למשתמשים בהתחשב בשמש

עבור משתמשים בכיסא גלגלים נוכחיים הערכת השמש, כמה נקודות מעשיות מציינים תשומת לב.ראשון, הסביבה האופיינית של המשתמש רוב. מישהו שמבלה את רוב הזמן שלהם בתוך או באקלים מצופים באופן עקבי יניב תועלת מוגבלת מהשמש.

שנית, ההתקנה צריכה להתבצע על ידי טכנאי המוכר הן אלקטרוניקה והן רכיבי השמש.מתח ממותאם או הגדרות בקר לא תקין יכול לפגוע סוללות או ליצור סכנות אש. סוחרי כסאות גלגלים רבים מציעים כעת שירותי שילוב סולאריים או יכול להפנות לקוחות למתקין מוסמך.

לבסוף, משתמשים צריכים לנהל ציפיות.שמש היא מאריך טווח וחוסך סוללות, לא תחליף לטעינה Plug-in. אפילו עם מערכת מעוצבת היטב, כיסא הגלגלים עדיין יהיה צורך להיות מחובר באופן קבוע, במיוחד בחודשי החורף או לאחר שימוש כבד בימים רצופים.אבל עבור המשתמש שרוצה למתוח את המרחק בין חיובים ולהפחית את החרדה הקשורה למגבלות סוללות, השמש מציעה יכולת מוחשית והולכת.

מסקנה: לקראת עצמאות השמש

כסאות גלגלים חשמליים כבר שינו חיים על ידי שחזור ניידות למיליוני אנשים.הגבול הבא מרחיב את הניידות כך שמשתמשים יכולים לנוע רחוק יותר, להישאר בחוץ יותר, ודאגה פחות על חיי סוללה.כוח הסולארי מספק נתיב לעבר מטרה זו - נתיב שנבנה על טכנולוגיה פוטו-וולטאית בוגרת, קידום מערכות ניהול אנרגיה, ומערכת אקולוגית הולכת וגדלה של מוצרים ושירותים המיועדים לניידות חשמלית.

ההתכנסות של חומרי שמש גמישים קלים, אלקטרוניקה של חשמל אינטליגנטי, סוללות בעלות גבוהה תמשיך לדחוף את הגבולות של מה אפשרי. בתוך העשור הבא, גלגלים חשמליים מקרועים עשויים להפוך לנורמה ולא יוצא מן הכלל, מה שהופך את הנסיעה כל יום בחוץ יותר בת קיימא ועצמאית יותר עבור משתמשים ברחבי העולם.