[分享] 太陽能電動車你會買嗎?

自從我買了Tesla Model3以後，身邊常常會有朋友看到我的車就會問我一個問題，"那電動車有可能配備太陽能板，去達到電力自給自足的這個目標嗎?" 所以想說就來跟大家討論一下"太陽能電動車"的實際性跟分享正在開發的幾款太陽能電動車的資訊。

影片好看版：https://youtu.be/9eOBCWFbRyY

-太陽能車的實際可行性
2017年，Elon Musk發表了演講說，Tesla可以提供客戶去選購的太陽能板裝在他們自家的電動車Model3上面。不過很快的，他馬上又反駁了自己說，讓Model3裝上太陽能板不是非常的有效率。原因是因為Model3的車頂整體的面積並不大，而且車子大多數的時間是會在室內而不是室外，可以直接接受到陽光的照射，所以這並不是一個很有效率的做法。不過在Tesla Cybertruck推出之後呢，Elon Musk又再度的把太陽能車的可能性給提出來了，這次他確定說Cybertruck會提供太陽能板可以加裝在車頂的選項。他是這樣說的，太陽能板大概可以幫助車子一天多走15英里，甚至是更多，那如果再加上摺疊式的太陽能板的技術的話，則是一天可以多行駛30到40英里。目前在美國市場上已經有消息指出說，美國的軍方會開始向Tesla訂購並生產軍用的Cybertruck。並且使用這項太陽能技術了，所以基本上，普及到民用也是指日可待啊。

要討論太陽能車的可行性之前，我們先來了解一下太陽能車充電的效率跟計算一下，多了塊太陽能板可以幫車子多行駛多少里程?目前整個地球的陸地表面面積大概是1.97億平方英尺。而太陽每小時照射到地球表面的輻射能量，是大過於全部世界人口一年加起來所有的用電量的。 不過回過頭來看我們車子的車頂的面積，可用的發電面積大概只有3-10平方公尺。我們先設定一平方公尺的正方形太陽能板上面，陽光直接照射的一小時所產生的太陽能有一千瓦小時。不過現實中，我們是不可能達到這樣的效率的，目前在市面上你能找到最有效率的太陽能板系統大概也就是20%左右的光能轉電能的效能。我們今天就拿
Tesla Model S舉個例子，Model S的車頂大概是五公尺長乘以兩公尺寬的面積。我們就假設車頂可以完全裝上一塊這樣尺寸的太陽能板，然後也假設說你的車是正停在烈日當頭的太陽底下，最佳化的情況，照射了10千瓦的光能去乘以剛剛提到的最佳太陽能板效率20%，也就是你大概能產生2千瓦的電力。那你如果計算說每天你的車就這樣剛好在太陽正底下五個小時，你可以獲得10千瓦小時的電力。長里程版的Tesla Model S電池電量是100千瓦小時，所以基本上你的太陽能板在大太陽下，充了五個小時的電也只能幫你充到10%的電量。以長里程版的Model S大概跑402英里來看，理想中加上太陽能板就是可以跑440英里左右。不過這些都還是非常理想的狀況，也就是一塊５乘２平方公尺的太陽能板才能達到的里程數，事實上你能在車頂鋪上太陽能板的面積是比這個還要小很多的，再加上車子不像是房子就固定在那邊，車子如果是在移動中的話，就會有更多太陽角度跟照射面積的變換，就會有更多不能預測的狀況導致發電不穩定。所以基本上就算你的Tesla有了一塊太陽能板，你還是需要在家裡充電或者是到充電站充電的。

-太陽能車的設計方向
所以我們想要生產一輛太陽能電動車，他最基本的要求就是你需要整合太陽能板到車頂，除了可以停在室外的停車場充電以外，我們還希望駕駛的過程中也可以同時充電。事實上如果就從車子設計的角度來看，太陽能電動車在電池的設計上是比傳統電動車有優勢的，因為如果車頂有了太陽能板可以幫車子充電，那在電動車的整體電池大小就可以減少，做到輕量化，這樣就可以大幅降低整體車子的重量，所以車子在行進中，也會較省電。可是輕量化設計要克服最困難的部分就是要考量到能量功率密度。一公斤的汽油大概是可以產生48兆焦耳的能量。而目前的一公斤的鋰電池的功率密度則是0.3兆焦耳。所以汽油的功率密度還是大概是一百多倍的鋰電池。這也就是為什麼我們一般都會看到飛機還是使用航空汽油，除非是電池產業有很突破的進展，不然我們應該也不太可能會看到電動飛機了。

另外就是整合太陽能板的技術，太陽能車的設計絕對也不會是用傳統的太陽能板，而是使用薄膜太陽能板或者是柔性太陽能板。像是目前NASA的Jet Propulsion Lab和Brigham
Young University就正在合作開發一款摺疊式的太陽能板。這款摺疊式的太陽能板原本是被設計在太空中使用的。目前也有車廠正在考慮植入這種比較輕便的太陽能板技術。
不過就像我們剛剛提到的，太陽能電動車的設計，電量的使用效率永遠是最重要的一環。設置怎麼樣的電池大小跟車身重量的關係，就是最重要的設計重點。所以在設計上就必須要重新設計，而不是考慮在現有的電動車上再加上太陽能板，更多的是要考量到如何輕量化車身跟降低風阻。

-目前市面上的太陽能車
在澳洲有一群熱愛太陽能電動車的人，每年都會舉辦一場太陽能電動車大賽。這個比賽是需要你駕駛太陽能電動車去橫跨澳洲大陸，從最北邊的城市達爾文到最南邊的城市阿達列。2013年以前這個比賽大部分參賽的太陽能電動車都是一人坐的車款，不過在近幾年已經開發出雙人座，設計也比較類似於大眾市場上跑車樣子的車型。

Lightyear- LightyearOne
https://lightyear.one/
太陽能電動車製造商-Lightyear就常常拿下這個比賽的冠軍! 這間新創的太陽能車公司從多次的太陽能電動車大賽中汲取了很多的經驗，來製造他們的太陽能電動車LightyearOne。電動車一開始的起步跟加速是最花電力的一個階段，在市區的環境低速行駛下的環境中，一般的電動車也需要花更多的電量去克服風阻，如果是高速行駛的環境中，電量也會消耗得更快。這台LightyearOne本身設計的就非常的流線，盡可能地去降地風阻與最佳化空氣動力。車頂和引擎蓋的這個部分也整合了五平方公尺的太陽能板，再加上他在設計上使用很更多輕量化的材料，像是鋁合金跟碳纖維等等。另外為了要讓車子的動力更有效率同時兼顧輕量化，LightyearOne在四個輪胎中都另有獨立的馬達設計。在Lightyear CEO
Lex Hoefsloot的訪談中就有提到說，他們的設計核心重點就是輕量化與最大化車子動力的效率。LightyearOne跟傳統電動車比起來，LightyearOne的電池重量是傳統電動車電池重量的一半，整體車子的重量也可以做到傳統電動車的一半。Lightyear團隊目前在荷蘭實驗的結果是，如果把一年用車子太陽能板充的電換算成里程數的話，大約就是10,000公里。如果是像陽光比較充足的地方像是澳洲或者是美國加州的話，一年太陽能板充電換成的里程數大約就是20,000公里。看完這些數據後，你應該也很好奇這一台車要賣多少錢，目前Lightyear的策略也是像Tesla一開始的專攻高端市場的策略，目前Lightyear One的售價是$170,000美元，也真的是搶錢啊。不過他們也有表示在未來也會生產比較符合現在消費者大眾市場的太陽能電動車。

Sono Motor - Sion
https://sonomotors.com/en/sion/
還有一台大家比較容易負擔的起的德國太陽能電動車。由Sono Motor所生產的Sion，目前還是在開發樣板車的階段，估計起價是$29,000美元。Sion車體的設計就是像是一般家用轎車的設計。設計理念就是開發出一款適合城市通勤的小型太陽能電動車，像是在美國或者是歐洲，如果是在城市地區，每天的通勤也大概就是25-35公里。車身為了要達到輕量化，Sono也把太陽能板整合在目前他們開發出來的碳纖維聚合物上，去取代傳統車的金屬板金。目前Sono開發出來的太陽能板的重量是每平方呎4-8公斤，對比傳統車的板金是每平方呎5-12公斤，真的是輕上了不少。在造價上，Sono是宣稱這種材料的造價可以接近一般傳統車的板金，材料強度也可以達到一般板金的強度。所以他們連車門的地方都有用上了他們的聚合物柔性面板，去最大化增加整理可以接受太陽照射的有效面積。另外Sono也正在開發一種技術是可以讓車子互相充電，或者是使用太陽能充飽電後可以把電力傳輸回給電網的技術，基本上就是整台車就是一個行動太陽能板的概念了。

Toyota
https://global.toyota/en/newsroom/corporate/28787347.html
在市場上也不是只有新創公司在研發太陽能電動車，Toyota也試著與夏普正在開發一款具有ThinFilmTripleJunction技術的太陽能車，這種太陽能板據稱是擁有34%的效率，對比他們傳統由矽晶圓做成的太陽能板只有22.5%，多上了十個百分點。

漢能

https://is.gd/evuzB2
在中國的太陽能板製造商漢能，也正在使用薄膜太陽能的技術在開發太陽能電動賽車，
Aston Martin GTE。目前他們的Prototype的車子每天可以從薄膜太陽能板上發電8-10千瓦小時。

以上純分享。 你覺得未來的太陽能技術，會是電動車的標準配備嗎?

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