未来电动汽车新动力——太阳能

据彭博社引用的IDTechEx和TIME国际市场评估数据，全球电动汽车市场具有巨大的增长潜力，在2019年的价值超过1,600亿美元。预计到2027年，市场将达到8,000亿美元以上。为了加速这一增长，电动汽车行业需要克服续航里程有限和依赖电网的双重障碍。近10年来，许多汽车制造商和高科技出行公司一直在为汽车寻找替代能源，以摆脱化石燃料的束缚，并且将很多理念付诸实践。

毋庸置疑，电动车有着诸多优点，比烧化石能源的汽车对环境更友好，但仍然依赖于电能。电能可以来自各种可再生能源，其中利用太阳能发电在早前就已被证实为是一种可行方案。太阳能汽车可以一边开车一边充电，续航不设限，能够解决里程焦虑以及充电是否便捷等一系列问题，成为许多人对新能源车的终极幻想。然而，获取太阳能是一种可行的发电手段，但是“制造一辆太阳能汽车”的计划并没有被任何一个汽车制造商所重视。随着荷兰创业公司Lightyear研制的LightyearOne（光年一号）问世，情况才有所改变。

Lightyear是从荷兰埃因霍温科技大学一群工程系学生组成的太阳能团队衍生出来的初创公司，他们此前利用Stella和StellaLux太阳能汽车参加了世界太阳能挑战赛。据悉，此类汽车产生的能量比消费的能量还多。赢得比赛之后，这群学生应用为比赛打造太阳能汽车的经验，与LeasePlan车辆服务公司合作，经过两年半的清洁电力架构开发后，推出了世界上目前最具空气动力学性能之一的LightyearOne。该车型由意大利汽车设计公司宾尼法利纳前首席设计师罗威·维赫米斯赫“操刀”，为五座轿车，采用全轮驱动动力系统，可应对崎岖地面条件。流线型的设计使得其风阻系数小于0.20Cd，成为目前风阻系数最低的纯电动汽车之一。

首款太阳能电动车Lightyear One

续航里程可达725公里

作为高科技出行创新者，Lightyear从一开始就将LightyearOne的设计定位成拥有太阳能电池板的插电式电动车。最引人注目的是其车顶和引擎盖由5平方米的集成太阳能电池板组成。为保护其免受损害，它由安全玻璃封装起来，其坚固性可以使成年人在上面行走也不会引起凹陷。每块电池板都采用独立设计，电池芯在日光照射下独立工作。这意味着即使一部分车顶位于阴影之下，其他电池板依然能高效地产生能量。

一般情况下，在电动汽车车身上添加太阳能板是一件几乎没有任何意义的事情，因为大多数车辆的重量都超过了两吨，太阳能板很难产生足以驱动车辆前进的电量。充其量只是在考虑适度的范围内扩展行驶里程，无法提供足够的电量来对电池进行充电。根据全球轻型车测试规程（WLTP）的标准测量结果，LightyearOne满电状态下的续航里程可达725公里，超过了目前市场领先的特斯拉ModelS的595公里续航里程。此外，LightyearOne仅其顶部的太阳能电池板在夏季为电池所提供的能量就足以续航，不需要充电桩。据Lightyear介绍，LightyearOne能在10秒内从0加速到100公里/小时。光伏电池每年可以产生足够的能量，驱动汽车行驶长达2万公里。

LightyearOne配备的太阳能电池板不仅可以在汽车静止时充电，同时也能在行驶时进行充电。在4小时的驾驶过程中，能积累近50公里的额外电能。如果在旅程中驾驶员外出用餐，也会继续通过太阳能车顶进行充电。这意味着从太阳能电池板中产生的能量实际上比消耗得更多，旅程结束时可能会有比开始时更多的电量。LightyearOne太阳能电池的效率比传统型号高出20%，能最大限度地提高了充电性能。虽然通过太阳能充电的方式获得的里程数会因气候和驾驶频率等诸多因素而有所不同，但是Lightyear估计，在经常多云的荷兰，一辆车平均每年行驶2万公里将有40%左右的能量来自太阳能。

和 DSM 合作开发的电动汽车太阳能车顶

虽然LightyearOne与一般认知中的太阳能汽车不同，但实际上还是一款纯电动汽车，可以通过普通电动汽车充电站进行充电，电池系统可容纳60千瓦的DC快速充电，充电一小时之后续航里程达到507公里。同时，它还可以兼容标准230V插座充电，一小时增加400公里续航里程。它采用四门轿跑的造型，每个车轮都内置小型定制电机，有效减少了移动时的能源浪费。如果只是为了满足日常通勤需要，在阳光灿烂的日子里，从太阳能车顶和引擎盖可获得一小时12公里的额外行驶距离，车主几乎不用为车充电。

LightyearOne造型采用大流线型面，车身尺寸为5057/1898/1426mm，后轮拱采用少见的半隐藏式覆盖。外形看上去光而圆润，车顶的分色是纯粹为了功能（太阳能电池布置）考虑。内饰设计给人一种温馨的舒适感，太阳能的新动力布局给了设计师探索新内饰空间的可能性。车内空间宽敞，能够轻松容纳5个成年人，货物空间0.8立方米，折叠座椅后更可扩展到1.7立方米，比大多数轿车的货物空间都要大。

提升太阳能电池板效率

Lightyear清楚地认识到，要想打造全太阳能车顶的电动车，达到全太阳能境界，关键在于大幅提升太阳能电池板的效率，同时减少车辆能源消耗，包括减重、减动力、更好的空气动力设计等。不久前，Lightyear和荷兰皇家帝斯曼集团（DSM）签署协议，旨在扩大Lightyear独特的太阳能车顶在电动汽车市场的商业化规模，将太阳能屋顶集成到各种电动汽车中，包括汽车，货车和公共汽车，从而使用户能够直接用清洁能源为汽车充电。根据Lightyear和DSM的合作协议，Lightyear计划部署更多测试车辆，安装其自主研发的新型太阳能技术，作为未来产品发展项目的一部分。

最近，Lightyear发布了特斯拉Model3和大众CrafterLCV（轻型商用车）两款“研究车辆”，以检验运用新型太阳能技术的LightyearOne的可靠性、耐用性、安全性和使用寿命。“研究车辆”在荷兰东南部海尔蒙德市四处行驶，展示集成式太阳能电池板的附加价值，测试太阳能的发电量，提供有关太阳能电池板振动冲击、减震和防水等方面的真实数据，这些对于确保LightyearOne以及其他采用该太阳能车顶车辆的未来发展至关重要。

以特斯拉Model3为例，Lightyear与DSM、Leaseplan（欧洲最大的汽车租赁和车队管理提供商）以及Mijndomeinn（荷兰域名管理公司）联手，用Sunpower的Maxeon太阳能电池板将其原来车顶取而代之，开发出Model3的ResearchVehicle006。Maxeon太阳能电池板最好的发电效率大约是每平方米220W，差不多就是这部“研究车辆”使用的面积。如果全车顶都装上太阳能电池板，大概可以到2平方米，换句话说，它每小时能产生的最高电量大约是440W。Model3行驶每公里需要消耗的电量大约是160W，如果这辆车在烈日直射下曝晒一小时，可以帮助增加大概2.5公里的续航力。到今年年底，Ligthyear还将发布ResearchVehicle007，配备自己研发的太阳能、轮毂电机和电池技术。007在本地太阳能电动汽车平台上开发，该平台将优化能源效率，以展示Lightyear的电池管理系统、轮毂电机、逆变器以及对常规EV平台的改进。

有趣的是，Ligthyear在Model3上安装了太阳能系统，而特斯拉此前差点也这么做了。2017年，特斯拉首席执行官埃隆·马斯克曾敦促特斯拉的工程师研究将太阳能电池集成到Model3车型上，但是最终结论是当时那么做不值得。两年后情况发生了变化，他在推出Cybertruck车型时表示，该款电动皮卡将选配太阳能车顶，可以为每天的行驶里程延长24公里。除此之外，“可折叠的太阳能板翼”还能够将额外的续航里程增加到每天48~64公里。“希望Cybertruck车型能自动充电，这一充电性能无疑在很大程度上将取决于云层、树木、白昼长度和汽车的方向。”马斯克在Twitter上提到Cybertruck的太阳能充电功能时预测，“相信如果定价合理，随着太阳能续航里程提升，电动皮卡会成为许多驾驶者考虑的选择。”

推动太阳能车顶的应用

给特斯拉 Model 3 安装 Sunpower 的 Maxeon 太阳能电池板

Lightyear和DSM正在合作评估市场，首先是针对汽车和公共交通领域的客户进行试点项目。“充电是最困扰电动车主们的问题之一，不少人都梦想过在车顶安装太阳能板来发电，提供给车辆使用，达成能源永续。”Lightyear战略总监和联合创始人马丁•拉默斯展望道，“通过与DSM的合作，能扩大太阳能技术的可获得性，加快电动汽车的大规模普及，彻底改变人们的旅行方式。”

LightyearOne通过与全球晶硅组件龙头企业SunPower达成战略合作，将其Maxeon太阳能电池集成到DSM的“导电背板”技术中，在覆盖性、耐用性和安全性三个方面实现了“无缝和美学整合”。多年来，DSM一直致力于提高背接触式光伏太阳能组件的功率、可靠性、耐用性和成本效益。这种安装在光伏组件上的特殊背板可100%回收，比同类传统背板碳足迹降低了30%，同时能实现最佳的防护效果和长期功率增益。

“导电背板”是太阳能车顶的重要组成部分，背接触技术具有太阳能电池背面的所有电触点，使太阳能电池的所有连接都可放置在太阳能发电模块的背面，从而给模块正面创造最大空间，每一厘米都可用于捕获阳光太阳光。与此同时有助于减少车辆的电力损耗（电池到模块），使功率输出提高了3%。它还具有附加的优势，可以为具有美学吸引力的时尚天窗做出贡献。

“通过加强与Lightyear的合作，我们正在为‘无损’高功率背接点技术创造一个全新的市场——有可能改变清洁移动的面貌，并对气候变化产生重大影响。”DSM先进太阳能副总裁帕斯卡尔表示，“我们期待把十多年来在太阳能领域的市场和科学领导地位带到这次合作中，DSM的目标很简单：让清洁的太阳能成为现实。”

“Lightyear目前正在对LightyearOne进行优化，未来预计将生产946台。已预售超过100台，首批量产车最早将在2021年交付给买家。”Lightyear的首席执行长兼联合创始人莱克斯•霍夫斯鲁特解释说，“除了预售价11.9万欧元，LightyearOne的起始价定在14.9万欧元。未来将大幅降低下一代太阳能车开发计划的采购价格，且未来的车型将提供给自驾和共享车队，所以成本可分摊给大量买家。结合车辆的低营运成本，我们的目标是透过每公里的低廉价格提供优质的移动性。”

文章来源

1．ASolarRoofForYourElectricVehicle:DreamsReallyDoComeTrue（原文链接：https://cleantechnica.com/2020/05/15/a-solar-roof-for-your-electric-vehicle-dreams-really-do-come-true/）；

2．DSMandLightyearjoinforcestoscalethecommercializationofintegratedsolarroofsfortheelectricvehiclemarket（原文链接：https://www.dsm.com/dsm-in-solar/en_US/news/press-releases/2020/01-press-release-announcement-jdalightyear.html）；

3．LightyearResearchVehicles(IncludingTeslaModel3)TestOutNewSolarTechnology（原文链接：https://cleantechnica.com/2020/06/21/lightyear-research-vehicles-including-teslamodel-3-test-out-new-solar-technology/）

编译：李忠东