我们能用太阳能为汽车提供动力吗?

我们扩大了PV系统，这样就可以利用太阳能驱动插电式混合动力汽车在城镇周围行驶

通过亚历克斯·威尔逊|2014年5月22日

**我们在修复后的谷仓屋顶上安装了一个12千瓦的光伏阵列。**我们希望光伏系统每年产生足够的额外电力来驱动一辆电动汽车。
图片来源:Alex Wilson

换成插电式混合动力车

我和妻子有两辆车:一辆是用了9年的斯巴鲁森林人，行驶了12.8万英里;另一辆是用了10年的本田思域混合动力车(在思域推出混合动力车的第一年生产的)，行驶了18万英里。除了对我们开车的里程数感到尴尬之外——现在我们的女儿大学毕业了，我们的里程数更少了——我意识到，生命终结的决定可能很快就会到来，至少对本田来说是这样。

我们希望能把它换成雪佛兰,一个丰田插电式普锐斯或者其他制造商生产的插电式混合动力车。在插电式混合动力汽车上市之前，我就开始考虑这种汽车了。我很高兴我们等到一年前，在行驶了大约17万英里时，原来的混合动力电池系统出现了故障，我们为本田汽车投资了新电池。

我姐夫喜欢他的雪佛兰伏特。通过与一些汽车专家的交谈，我普遍感觉到通用汽车在自己的插电式技术上超越了丰田——但我仍在对此进行研究。我希望当我们真的需要替换本田的时候，会有更多的选择。

如果大众能推出一款价格合理的插电式柴油混合动力车，我真的会很高兴。在我们现在的两辆车之前，我开了很多年的大众柴油车，而且很喜欢它们——首先是1983年的Diesel Rabbit(有点太吵，烟熏得太大)，然后是我们喜欢的1996年的TDI帕萨特。我们驾驶着兔子车行驶了20多万英里，从未对发动机、变速器或离合器进行过任何重大维修。我们卖的帕萨特在使用生物柴油几年后行驶了14万英里。

我在城里开车需要多少太阳能电力?

当我第一次开始考虑用太阳能为汽车提供动力时，我问了我的朋友史蒂文·斯特朗太阳能设计公司在马萨诸塞州的哈佛，我的光伏系统需要多少千瓦的额外容量来提供驾驶。史蒂文通过增加额外的电池容量和必要的控制装置，将他的标准普锐斯改装成了插电式版本(这是在雪佛兰Volt或普锐斯插电式车型上市之前)。

早在2011年年中，史蒂文就告诉我，他的插电式改装普锐斯在马萨诸塞州东部行驶时每英里需要265-275瓦时(Wh)，那里地势平坦，冬季气温比佛蒙特州温和。他认为300 Wh/mile是更现实的估计。他还说，普锐斯的改装并不是最理想的电动汽车，下一代工厂设计的电动汽车和插电式混合动力车应该会提供更好的性能。

我只是在网上看了看，看到一些声称Volt每英里低至200 Wh，但大多数都在250到300 Wh/英里之间。如果我按照Steven估计的300瓦时/英里(0.30千瓦时/英里)，并估计我们的通勤和绕城驾驶每周往返18英里10次，或9360英里/年，那么我们每年通勤和绕城驾驶的用电量将是2800千瓦时。

如果我假设一个光伏系统每千瓦额定容量输出1200千瓦时(典型的佛蒙特州)，那就需要2.3千瓦的额外光伏发电来产生足够的电力。

尽管我们的HERS分数(家庭能源等级制度)显示，我的房子将需要一个12千瓦的光伏系统的全部输出，加上我们的木炉子的一点点热量，我希望我们使用的能源比HERS模型预测的要少(一旦我们的低能量风暴窗打开)，我们将有足够的剩余电力来驱动我们在城镇周围行驶。

布丁是最好的证明。

Alex是BuildingGreen公司。和执行主编环保建筑资讯。2012年，他创立了弹性设计院。要跟上Alex的最新文章和思考，您可以注册他的推特账号。

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13个评论

STEPHEN SHEEHY|2014年5月22日下午12:12|# 1

太阳能汽车
亚历克斯:为了让你的数字起作用，也就是2.3千瓦的光伏发电，你不需要把驾驶限制在太阳不发电的时候吗?我想开敞篷车也没什么意义。我猜你们没有可以储存能量然后给汽车电池充电的电池。可更换电池将是一大优势。也许有一天，我们可以用pv来制造氢(从水?)压缩并储存它，然后用它来驱动燃料电池，为我们的汽车和房子供电。
我突然想到，你必须有一个净计量交易，所以你的公用事业是你的电池，至少目前。
专家成员

Dana多赛特|2014年5月22日下午02:46|# 2

拥有有趣的电动汽车…
…那就是雪佛兰的Spark-EV，它的性能和操控特性与宝马的电动汽车相当，但没有价格标签。标称续航里程约为80英里，但在VT寒流期间，我会将其降至50英里，这对于你在镇上上下班来说仍然足够了。它目前只在加州和俄勒冈州可用，尽管我有相当可靠的第三方报告，走私的火花电动汽车上有WA车牌，以及最近在马萨诸塞州看到的模糊指控。

这是一辆相当小的车，电池容量约为21千瓦时。在使用续航里程和电池容量的情况下，每英里瓦特小时的计算结果是250瓦特小时左右，但在OR的平民车做得比这好得多。

在VT, PV在夏季的输出大约是冬季的2倍。从太阳能到长期储存的问题来看，太阳能到甲烷的效率在小规模系统中约为40%(大型系统约为60%)，而在小规模系统中，甲烷比氢气更容易管理、压缩和储存。

在德国，电力产生的氢气和甲烷在商业基础上都得到了相当认真的考虑，因为德国拥有庞大且不断增长的可再生能源资产，以及现有的天然气分配和储存系统。只有当间歇性可再生能源相对于日常电网负荷产生盈余，并且电力的边际成本接近于零(甚至为负)时，制造甲烷或氢气才具有经济意义，但在高度饱和的风能和光伏市场，这种情况发生的频率和持续时间都越来越高。

到目前为止，德国还没有像西班牙那样在有风的日子里出现同样的盈余，但大约一周前，可再生能源覆盖了整个国家总负荷的四分之三左右，地方上有大量盈余。随着风能和太阳能的成本逐年下降，越来越多的容量被安装，这成为普遍现象只是时间问题。

http://www.greentechmedia.com/articles/read/Renewables-Surged-to-74-of-German-Demand-Last-Sunday
STEPHEN SHEEHY|2014年5月22日下午03:55|# 3

丹娜，太阳能如何
戴娜，太阳能如何转化为甲烷?甲烷从何而来?小规模的甲烷使用者能避免将甲烷排放到大气中吗?甲烷是一种极具问题的温室气体。

关于德国可再生能源的惊人信息。
kyeser|2014年5月22日下午05:53|# 4

太阳能转化为甲烷
斯蒂芬，太阳能和甲烷的方程式很简单。你得到一些新鲜的VT粪便，扔进你的普锐斯的后备箱，在阳光下停几天，瞧……太阳能转化为甲烷。
woodgeek68|2014年5月22日下午06:29|# 5

然后是....
尼桑Leaf。

我和妻子开我们2013年的新日产Leaf已经有两个星期了。她每年在乡村公路上行驶12000英里，所以200美元/月的Leaf租赁3.6万英里，36个月是很有意义的。省下的油钱可以支付一半以上的租金。

我们使用100%的PA风力发电(我们的房子有很大的阴影，没有光伏)。这款电动汽车表示，它的行驶速度为3.6英里/千瓦时，即278 Wh/mi。我算12000英里/3.6 = 3300千瓦时/年。没那么多。

叶式电池为24千瓦时，是Volt的两倍，成本约为1万美元(不含内燃机或内燃机传动系统)。按照我们的驾驶方式，我们可以行驶80多英里，头9天就行驶了400多英里。

真正令人兴奋的是……第二代Leaf应该有两倍的电池容量，两倍的续航里程，只需多花5000美元，将于2015年上市，车型年为2016年。那将是一辆新汽车。想象一下，一辆160英里的纯电动汽车，建议零售价为2.7万美元(退税后)!
DEnd2000|2014年5月22日下午07:36|# 6

回复Stephen
太阳能甲烷通过电解和甲烷化产生。电解，我们知道，产生氢和氧。然后产生的氢与二氧化碳在一个称为甲烷化的过程中结合，产生甲烷。基本上，在适当的温度和/或压力和/或催化剂的存在下，CO2 + 3h2结合产生CH4(甲烷)和H2O。美国海军正在开发一种类似的方法，从海水中制造喷气燃料，只不过他们正在考虑使用核能为这一过程提供动力。
STEPHEN SHEEHY|2014年5月22日08:48pm|# 7

回复唐纳德
这个过程不是需要额外的能量输入吗，因此它不是比仅仅使用氢作为燃料更有效率吗?
我想知道海军在发展海水转喷气燃料计划时是否会出现成本超支?
deansmith4|2014年5月23日上午10:20|# 8

我们正在做
我们住在华盛顿州埃弗雷特，并不完全在阳光地带。太平洋西北部是美国最不适合使用太阳能的地区。我们的房子有110年的历史，屋顶上有一个5千瓦的光伏阵列，它每年产生的能量一直超过我们房子的需要。我们每年的电费是负的。去年夏天，我们买了一辆2013年的雪佛兰Volt，每天晚上都给它充电。我们基本上把电网当作电池——白天输入能量，晚上取出能量。我们的电费仍然是负的，车顶提供了大约一半的汽车消耗的能量。我们确实做了一些超过汽车电池提供的40英里的旅行。我们的系统可以在https://enlighten.enphaseenergy.com/pv/public_systems/Vr3L1558。
heidner|2014年5月26日晚07:33|＃9

回复Stephen Sheehy
“我想知道海军在发展海水转喷气燃料计划时是否会遇到任何成本超支的情况?”

是的，实验项目可能会有成本超支。这个过程会比目前的航空燃料成本更便宜吗?不。但这并不是问题的全部。如果我们在美国有积极的二氧化碳捕获/隔离计划(最终)，并且在航空母舰上包括一个甲烷化工厂，可能会从反应堆中产生额外的电能。你可以利用从补给船或港口装载的多余能源和压缩二氧化碳储罐……并最终根据需要“增加”喷气燃料。这可以增加机队的机动性，在敌对或石油禁运的情况下，使飞机更容易保持在空中。它会在未来四五年内发生吗?不。 In the next twenty - probably.

要使甲烷化起作用，你需要廉价的——过剩的电力供应和廉价的二氧化碳供应。核反应堆可以提供热量和电力，使更有效的水电解过程。目前航空燃料很便宜…长期来看，这种情况可能会改变。
专家成员

Dana多赛特|2014年5月27日上午11:22|# 10

回复Stephen Sheehy
“这个过程不是需要额外的能量输入吗?因此，它不是比仅仅使用氢作为燃料效率更低吗?”

诚然，甲烷化会降低转化为燃料电池燃料的效率，但数月的氢气储存以及氢气的管道输送比甲烷要麻烦得多(=昂贵)。通常用于管道和储罐的大多数金属在压力下暴露于纯氢气时会变脆，并且以高能量密度储存氢气所需的压力远高于甲烷(如果需要，甲烷可以在合理的成本/温度/压力下作为液体储存)。

储存、分配和使用甲烷(天然气的主要成分)的基础设施已经存在，它也是燃料电池的常见原料。虽然可以将一定量的氢气混合到天然气或甲烷中而不会对基础设施造成问题，但大量储存、分配和使用氢气需要对新基础设施进行巨额投资。与甲烷相比，这使得氢在一月份的燃料电池中利用七月的阳光是一种昂贵的方式。

这些都是德国的政策专家们目前正在讨论的(如果你能读懂德语，网上有一些讨论——也有一些是英语的)。很明显，在风能和太阳能都很发达的时期，一些多余的电力将被用于氢燃料的应用，但是当源电力的成本为零(或负)时，与开发大型氢燃料基础设施(与目前用于天然气的基础设施相当)的巨大资本成本相比，甲烷转化的效率下降往往是值得的。
metamerman|2014年5月28日下午05:05|# 11

想想福特C-MAX Energi吧
我们这样做了，尽管我们有一个8KW的光伏系统，我们有点缺时间(第二个系统的时间，因为在我们得到那辆车之前，我们的电力是净正的)。如果使用汽油，它的平均使用寿命刚刚超过100英里/加仑，因为所有不到15英里的行程都是全电动的。我只是把车开到Grand Junction再开回来(在大陆分水岭上250多英里)，平均每加仑不到50英里，时速超过限速5英里。这就是为什么我们没有考虑Leaf或任何其他纯电动汽车的原因(我本可以开着高端的特斯拉(Tesla)做到这一点，但不会比它差)。
我也开Volt，但我妻子更喜欢C-Max。我们也开过Fusion，但是Energi车型几乎没有后备箱所以我们不得不排除它。
我们租赁而不是购买(这是第一次)，因为它使处理税收抵免更容易，因为我认为他们估计的剩余价值过高:这些车辆应该能够在停电时作为移动发电机(弹性设计)，我预计当这种功能和/或更紧凑的电池技术可用时，这一代汽车的价值将像石头一样下降。
用户- 986662|2014年6月6日12:25am|# 12

我们也在这么做
我们目前正在建造我们的房子就能像你描述的那样，亚历克斯。虽然我们现在的福特福克斯(13岁)和丰田普锐斯(8岁)都没有插电功能，但我梦想着用76英里全电动续航里程的福特福克斯电动版取代福克斯。即使在CT寒冷的冬天，它也能让我轻松地上下班。如果我要换掉普锐斯，我会选择福特C-Max Energi，因为它的车身风格和普锐斯一样(四门掀背车)，而且空间更大。

我们正在让GMISolar安装一个13.8kW的光伏阵列，该阵列带有SunPower面板，通过两轴跟踪跟踪太阳(见附件照片)。通过全天保持90度的入射角，跟踪将为我们提供额外25%左右的能量。此外，由于屋顶上没有面板，它们保持凉爽(这使它们更高效，更持久)，并且不会干扰屋顶需求(新瓦，漏水修理等)。

希望我们在房子里建造的节能设备(感谢我从两年的学习中所学到的一切，以及乔博士的BSC网站/书籍)可能意味着我们有足够的能量来运行两辆车............

蛋糕上的糖霜是:所有美国公司

http://www.ford.com/cars/focus/trim/electric/
http://www.ford.com/cars/cmax/trim/energi/
http://us.sunpower.com/
http://gmisolar.gmisolar.com/solar-panel-tracking-systems-pole-mounted-solar/
AnnaBlanch|2015年8月19日上午08:15|# 13

是的,绝对!
是的，我们可以!我必须说太阳能物有所值!应该有比现在更多的人使用太阳能。全社会都非常需要太阳能。在个人层面上，许多人将受益于太阳能经济。对许多甚至大多数家庭来说，使用太阳能可以节省大量资金。