[公開日] 2024 年 4 月 1 日、中央ヨーロッパ夏時間 14:29
[質問] エマ、16 歳、ユタ州スプリングビル、アメリカ合衆国
[答えてくれる先生] Chen Liu
ソーラーカーは存在します。 それらを見るのに最適な場所は、オーストラリアで 2 年ごとに開催されるワールド ソーラー チャレンジ です。 競技者は、太陽からのエネルギーのみを使用して、国の北海岸のダーウィンから南海岸のアデレードまで約 1,870 マイル (3,000 キロメートル) を運転しなければなりません。
このレースに出場する多くの車は、道路で見かける車というよりも、遊園地の乗り物や SF の乗り物のように見えます。 このことから、少なくとも現時点ではソーラーカーが日常の旅行の選択肢にならない理由がわかります。
太陽光を十分に集める
日中は地球に大量の太陽光が降り注いでいますが、光は大気中を伝わるときに 散乱する ため、特定の地表に当たる量はかなり少なくなります。 さまざまな季節の影響を除いて 1 年を平均すると、1 平方メートルあたり約 342 ワット となります (面積は約 10 平方フィートに相当)。 これは標準的な冷蔵庫を動作させるのにほぼ十分な電力です。
車のサイズはさまざまですが、米国のフルサイズの車は 長さ約 18 フィート、幅 6 フィート なので、水平面は約 100 ～ 110 平方フィート (9 ～ 10 平方メートル) になります。 これは約 3,420 ワットを収集することになり、冷蔵庫、食器洗い機、電子レンジ を稼働させるのに十分です。
都市や町に電力を送電する大規模太陽光発電所は、数千エーカーにわたって数百万枚 の太陽光パネルを設置することで、太陽光が広大な地域に広がるという事実を補っています。 主に砂漠地帯で、太陽のエネルギーを集中させるために 鏡のフィールドを使用する人もいます。 しかし、標準的な自動車には、多くの太陽エネルギーを収集するのに十分な表面積がありません。
太陽光をエネルギーに変える
もう1つの問題は、今日のソーラーパネルは太陽光を電気に変換する効率があまり高くないことです。 通常、その効率は 約 20% であり、これは到達する太陽エネルギーの約 5 分の 1 を電流に変換することを意味します。
これは、ソーラーパネルで覆われた平均的な自動車に 3,420 ワットの太陽光発電が当てられても、自動車が使用できる発電量はわずか約 684 ワットであることを意味します。 これに対し、電気自動車が時速 60 マイル (時速 100 キロメートル) で走行するには 約 20,000 ワットが必要です。
ワールド ソーラー チャレンジに出場する車両は大型で、水平表面積を最大化する設計になっている傾向があります。 これは、できるだけ多くの太陽光を集めるのに役立ちます。 コンセプトカーとしては問題ありませんが、ほとんどのモデルにはドライバー用以外の窓やスペースがあまりありません。
太陽が輝いていないとき
さらに別の課題は、地理的位置、日照時間、気象条件がすべて、太陽エネルギーの生成量に影響を与えることです。
地球は 地軸に対して傾いている ため、いつでもすべての地域が同じ量の太陽光を受けるわけではありません。 北半球が太陽に向かって傾くと、地球の上位部はより多くの太陽にさらされ、春と夏が観察されますが、南半球はより寒く暗くなります。 地球の南半分が太陽に向かって傾くと、地球の南半分の地域では太陽の影響が多くなり、上半分の地域では太陽の影響が少なくなります。
赤道に近い地域では一年中安定した太陽光が得られるため、南カリフォルニアやサハラ砂漠など赤道に近い地域は、アラスカなどの極に近い場所 よりも強い太陽光発電力 を持っています。
ソーラーカーは、曇りや雨の日に十分な太陽光を集めるのにも苦労します。 大規模な太陽光発電施設を持つ大手電力会社でも、太陽が当たらない時間帯 に備えて計画を立てる必要があります。
そしてドライバーは夜間も車を運転する必要があります。 ソーラーカーが暗くなってから走行するには、日中に集めてバッテリーに蓄えた余分なエネルギーを使用する必要があります。 ソーラーパネルとバッテリーにより車の重量が増加し、車が重いほど走行にはより多くの電力が必要になります。
研究者たちは、日常使用により適した ソーラーカーの設計に取り組んでいます。 これを実現するには、設計者はソーラーパネルの太陽光をエネルギーに変換する効率を高め、そして 自動車により適したソーラーパネルを設計する必要があります。 また、平均的な購入者が購入できるよう、自動車用太陽光発電システムをより安価にすることも重要です。
今のところ、ソーラーカーに最も近い選択肢は、自宅または充電ステーションで充電される電気自動車です。 発電方法にもよりますが、これらの自動車に流入するエネルギーの一部は、ソーラーパネル、風力タービン、水力発電ダム、その他の再生可能エネルギー源からのものである可能性があります。 そして、今後数十年間にわたって各州が クリーンエネルギーへの切り替え に取り組むにつれて、その割合は上昇するでしょう。 あなたが電気自動車を運転しているか乗っているなら、あなたは今、太陽光発電で移動しているのかもしれません。
この記事は、クリエイティブコモンズライセンス(CCL)の下で The Conversation と各著作者からの承認に基づき再発行されています。日本語訳は archive4kids の翻訳責任で行われています。オリジナルの記事を読めます。original article.
