هل يمكن أن تقدم لي نبذة عن السيارات التي تعمل بالطاقة الشمسية؟

 بزيادة الاهتمام في الطاقة التجددة وأنظمة الطاقة المستدامة، أصبحت سيارات الطاقة الشمسية تحت المجهر. وما فتئت شركات السيارات تعمل على تصنيع سيارات تعمل بالطاقة الشمسية، وقد تغير هذه التقنية مستقبل قطاع السيارات. 

السيارات الشمسية هي عبارة عن سيارات كهربائية تستخدم الخلايا الفوتوفلطية لتحويل طاقة أشعة الشمس إلى كهرباء، وبإمكانها تخزين بعض الطاقة الشمسية في بطاريات لاستخدامها خلال أوقات الليل أو عند غياب الشمس. إن استخدمت السيارات على نطاق واسع، فهي قادرة على المساهمة بصورة كبيرة في خفض التلوث البيئي والتلوث الضجيجي. 

طورت العديد من النماذج الأولية وما زالت أخرى قيد التطور، والشركات الصغيرة منها والكبيرة منشغلة بتطوير سيارات شمسية كهربائية هجينة. ووفقًا لبعض التقديرات، قد تصل قيمة سوق المركبات الشمسية إلى 689 مليار دولار بحلول العام 2027. وما فتئت شركات السيارات تعمل حاليًا على ابتكار طرق لجني الأموال من إنتاج هذه السيارات بالتقنيات الحالية. 

غير أن السيارات الشمسية تشكو من قيود تقنية وتصميمية عديدة، بالإضافة إلى مشكلات في الجماليات. إذ أنها بحاجة إلى امتلاك العديد من الألواح الشمسية، لكن مساحة السيارة تحدد ذلك العدد. ولهذا السبب، فإن أكثرية المركبات الشمسية المطور لا تتسابق إلى مع مركبات شمسية فقط، ولم تطور بعد للاستخدام العادي. 

وفي هذا المجال، برزت سيارة سانسويفت آي في (Sunswift IV) كأسرع سيارة شمسية في العالم. بنيت هذه السياة لغايات السباق مع السيارات الشمسية، وهي من تطوير طلاب جامعة نيو ساوث ويلز، وتعتمد على مزيج من تقنيات الدراجات الهوائية وهندسة الطيران والسيارات العادية. 

وجدير بالذكر أنه حتى الآن لم تصمم سيارة شمسية تعمل فقط بالطاقة الشمسية. فضلًا عن ذلك، فإنها تعتمد على تصاميم غير مجدية في الحياة العملية. مثلًا، فإن أسطحها كثيرًا ما تكون كبيرة وضخمة لكي تضم أكبر عدد ممكن من الألواح الشمسية، كما أنها مبنية من مواد فائقة الخفة، والتي توفر كثيرًا من الطاقة، لكنها ليست آمنة في حوادث السيارات، وأخيرًا فإنها تتسع لشخص واحد ودون مكان للحقائب. 

كيف تعمل سيارات الطاقة الشمسية؟ 

تسمح الألواح الشمسية للفوتونات أو جسيمات الضوء بإثارة الإلكترونات، ما يولد دفقًا من الطاقة الكهربائية. وتصنع الألواح الشمسية من وحدات صغيرة وكثيرة تدعى بالخلايا الفوتوفلطية، والمرتبطة معًا. 

تشبة كل خلية فوتوفلطية أساسًا الشطيرة أو الساندوتيش لأنها مكونة من شريحتين من المواد شبه الموصلة، مثل السيليكون. ويمزج السيليكون مع مواد أخرى، والتي عادة ما تكون الفسفون والبورون، ليمنح كل شريحة شحنة كهربائية موجبة أو سالبة، ما ينتج مجالًا كهربائيًا عند نقطة الالتقاء بين الطبقتين. 

عندما يضرب الفوتون القادم من أشعة الشمس إلكترونًا، فإن المجال الكهربائي سيدفع الإلكترون خارج نقطة التقاء السيليكون. وتجمع اللوحات المعدنية على جوانب الخلايا الإلكترونيات وتحولها إلى الأسلاك. عند هذه النقطة، تتمكن الإلكترونات من التدفق كأي مصدر كهرباء آخر. 

والآن إليك بعضًا من مزايا السيارات الشمسية: 

ما التطورات الجارية حاليًا في عالم السيارات الشمسية؟
 
كانت إحدى أولى السيارات الشمسية من بناء شركة جنرال موتورز، وعرضتها خلال مؤتمر في شيكاغو عام 1955. سميت السيارات (سانموبيل) ولا يتجاوز طولها 38 سنتمتر، وصنعت من محرك كهربائي صغير و12 خلية فوتوفلطية مصنوعة من السيلينيوم، وكان المحرك مسؤولا عن إدارة بكرة التي أدارت بدورها محور السيارة الخلفي. كانت تلك ربما أول سيارة شمسية على الإطلاق، لكنها كانت أصغر من أن تقاد.
 
ومن الأمثلة الأخرى الجديرة بالاهتمام هي سيارة سيون (Sion) من تطوير شركة سونو موتورز، والتي تزعم أنها أول سيارة شمسية-كهربائية هجينة ومتاحة للاستخدام التجاري. ويصل مدى السيارة إلى 255 كيلومتر، ويعاد شحنها باستخدام الطاقة الشمسية، وهي مزودة ب248 خلية شمسية مدمجة بجسم السيارة.
 
فضلًا عن ذلك، لا تحتاج السيارة أكثر من 30 دقيقة لشحن 80% من بطاريتها في محطة الشحن الكهربائي، ويبلغ سعر هذه السيارة 28,500 دولار. غير أنه من المهم التنويه إلى أن الألواح الشمسية لا تهدف إلا إلى المساعدة في شحن المركبة، فهي لم تصمم للعمل بالطاقة الشمسية فقط، ولا تستطيع الاعتماد عليها وحدها.
 
وما فتئت شركات مثل تويوتا وهيونداي وغيرها تعمل على بناء سيارة تعمل بالطاقة الشمسية تمامًا أو أن تكون هجينة بالطاقة الشمسية، ولذلك يوجد الكثير من مشاريع السيارات الشمسية حاليًا، والتي تهدف إلى تحقيق حلم السيارات الشمسية في المستقبل.
 
 
طور مشروع ستانفورد سولار التابع لجامعة ستانفورد سيارات شمسية أخرى وهو كذلك بصدد تطوير غيرها، أملًا بطرحها في سوق السيارات يومًا.
 
وفي العام 2019، طورت شركة تويوتا نموذجًا أوليًا لسيارة بريوس عاملة بالطاقة الشمسية، وبإمكانها إنتاج 180 واط من الكهرباء في الساعة، ومداها يصل إلى 6.1 كيلومتر بعد يوم من الشحن. غير أن الشركة تزعم أن النماذج التي أتت بعدها استطاعت توليد 860 واط من الطاقة ومدى 44.5 كيلومتر على شحنة كاملة. 

كذلك كشفت الشركة الهولندية لايت يير نموذجًا أوليًا لسيارتها الكهربائية الشمسية لايت يير ون، وزعمت أن مداها يصل إلى 724 كيلومتر على الشحنة الواحدة.
 
وعل الرغم من أن تكاليف السيارة تصل إلى 150 ألف يورو، فإنه من المثير للاهتمام أن استطاعت إثبات عمليتها على أرض الواقع، وتخطط الشركة لاستقبال الطلبات وبدء الإنتاج خلال العام 2021.