意大利专家：太阳能在汽车业大有可为

　　2011年7月14日，2011第八届中国（长春）国际汽车博览会（长春车展）盛大开幕。搜狐汽车作为本届车展官方合作伙伴，派出了强大的记者团队全程进行报道。7月16日，中国长春先进车辆与集成技术国际论坛成功召开。在此次论坛中，意大利萨勒诺大学Prof. Gianfranco Rizzo做了以下演讲。

　　Prof. Gianfranco Rizzo：大家早上好，使太阳能用在汽车里面，是一个非常重要的问题。所以在我的演讲中我将会根据十个问题来回答关于太阳能在汽车当中使用的情况。

　　第一个问题，如何改变我们的汽车。之所以我们会问这样一个问题，是因为我们看到这个问题变得越来越重要，尤其是在移动方面的需求。在中国和印度这样的国家，在移动方面的需求越来越高了。在不久的将来我们将会逐渐用新的能源来替代化石能源。我们会加快这些汽车的改变，我们要考虑到在环境方面的风险，尤其是与寻找新能源相关的风险。而且我们现在对于化石能源使用方面有很多的顾虑。在全世界范围内我们也看到化石能源对于环境的影响。在这方面我们可以看到，交通行业对于排放方面的贡献率在很多国家都在增加。在很多的国际会议上得到了很多的讨论。现在在一些杂志上，甚至在全世界各个地区都在热烈的讨论这样的问题。为什么我们要使用太阳能呢？使用太阳能是一种非常革命性的能源，我们这里有多个观点来支持这一点。我希望能够让大家注意这一部分。我们使用了多种方法来将我们的汽车进行能源的驱动。比如说一些液体能源，还有一些生物能源，或者氢气。他们都有一点共同点。他们都是能源载体，他们是一次能源，通过转移得到实现。这种能源进行了交通运输、进行了一些使用。这个过程中会出现能源的损失。还有很多的排放出现。他如果与整个的生态链进行联系的话，自然会产生一定的影响。但是有一个例外，就是我们可以直接将一次能源转换到汽车的轮上，这种能源就是太阳能。我们在全世界范围内可以看到太阳能的发展速度非常的快。而且他与一些能源的使用能量的发展也密切相关。我们现在在一些新能源的产生中在过去的投资越来越高。

　　这张图是对于太阳能在全世界范围内分布的图。太阳能在全世界范围内分布并不是十分平衡，但是我们可以通过TV的方式实现太阳能的转换。从另外一个角度来看，太阳能在一天之内的照射所获得的能量相当于一年半的能源消耗。更别说非洲国家了。再看一下太阳能的效率，大多数的情况下这个发展是非常快速的。你可以看到在这张图上，从10到20%的能源效率。但是最好的记录是达到将近40%。所以，这个能源发展的效率趋势还是非常明显的。

　　下面是关于太阳能板的生产。在过去几年里面发展非常快速。在过去几年里，我们同样看到对于光伏板的发展已经成为了全世界太阳能技术方面发展最领先的一个部分。另外一个好消息是，关于太阳能板的价格已经有所下降。每年的下降比例超过了15%。所以我们认为对于太阳能的发展是一个利好的消息。在过去的几年里面，这是丰田的一款由太阳能板搜集能源功能的一款车型。我们甚至有很多的混合动力车辆在未来能够特殊的使用太阳能。这一点是我们很好理解的。我们知道在将一次能源转换到混合汽车里面，是有一定的能源损耗的。成本自然也是非常高的。我们认为PD将会是一种更加便利的供应在混合能源中的一种能源来源。这是一个研究，这个研究小组是专门进行在汽车上使用固定和移动的太阳能板的研究。可再生能源的缺陷就是能源密度的问题，关于太阳能的能源密度又是怎样的呢？在能源密度方面，全世界最多的对于太阳能方面的力度，我们知道它的分布也是有偏差的，并且我们也知道为了能够有一个非常有效的分布网络也是非常重要的。现在在太阳能的发展中，在能源的效率方面会有一定的限制。当使用太阳能用在汽车里面的时候，还有其他的问题需要考虑，也是与能源的密度相关的。这种能源是需要用电池进行储备的。由于太阳能的能源效率问题，我们如果把电源、电池与液态的燃料进行对比，你就可以看到这个图是展示了他们之间的对比，当然对于一个汽车的驾驶里程通常是在一千公里左右。对于化石能源来讲他们就会有比较大的优势。在一定的单位里面太阳能的密度与锂电池进行结合的，还有与不同类型的锂电池结合的能源密度的对比图。锂电池能源密度的进一步增加，也是需要通过采用一些具有创新性的纳米复合技术材料实现。

　　如果只有25%的燃料或者化石能源可以被转化为机械能，我们就可以做进一步的思考了。在能源密度方面我们可以考虑到，在驾驶的公里数方面还是存在着一定的挑战。考虑到驾乘的里程范围，我们需要想一下，在欧洲慕尼黑，如果你驾驶一千公里，我们可以经过三十个不同的国家，在这个过程中，有10万个加油站。所以我们非常必要能够考虑到汽车的驾驶范围内的充电问题。这时候我们就要问一下，到底我们需要让电池的能量密度增加多少，才能够与液态能源进行竞争。如果我们这里的考虑只是一千公里，至少要实现25%能源密度的增加。如果我们再考虑到电池的重量，我们会遇到更多的问题。我们还要想到，不光有电池的问题，还需要考虑到动力总成与不同能源来源之间的协调。如果我们做这样的对比，同样考虑到热力的动力总成与液态的燃料进行对比，我们可以看到，为了能够达到同样的性能，在四百公里的范围内，电池能源的密度应该不止25%了。

　　为什么我们会考虑到混合的太阳能汽车呢？各种太阳能汽车的原形发生在70年代。然后我们看到很多种不同示范款型。1987年我们看到全世界提出了很多有趣的解决方案。比如说这些太阳能汽车表面会覆盖太阳能板，平均速度在一小时一百公里左右，这是一种非常先进的解决方案。但是尽管如此，这些汽车虽然是非常有趣，但是却不能代表现实的普通汽车作为一个替代型来出现。首先是他们的电能和性能方面的有效性，驾乘的范围有限，能源的持续度并不是非常高。

　　但是今天我们看到混合动力汽车已经成为现实，从商业的角度已经成为现实。对于光伏和混合动力的车辆来说，我们现在已经有非常大的推进。在过去的十年中，我们已经看到，也有人研究了相应的解决方案。一些人开始设想在这里的一些图片。开始设想混合动力的原形车辆。最近我们看到丰田以及普瑞斯的车辆已经开始使用混合动力了。我们也看到对于不久的将来我们很快能够实现使用太阳能作为驱动能源。但是这里有一个问题，太阳能电池板在汽车上安装，他是不是具有经济效益呢？所以我们现在还需要从现实的角度来考虑这个问题。是不是太阳能能够带来很大的增益呢？如果我们来看一看很多汽车行业中的人，他们将电源看作是第三大重要的东西，但是如果我们来看一看汽车，尤其是汽车上安装的太阳能电池板，我们可以来得出这样一个数据。因为我们认为，由于一个好的汽车上的太阳能电池板应该是占据汽车电源工艺中的1%。但是我们在这里可以看到，如果我们在我们的汽车上最大限度的使用太阳能电池，太阳能电池板提供的电源应该比发动机的电源能够带来更大的效率。尤其是在成本效率方面相比，如果我们使用汽车，比如说这是欧洲的一个驾驶监管原则。汽车以及太阳能电池板的电源之间的比例可以达到0.004。平均来说，汽车上的电源应该是，如果使用光伏电池板的话，它的平均电源在白天的时候可以跟最高电源能够持平。平均的电源对于一个车辆来说，在城市驾驶的环境中，它会比汽车最大的功率要低。在欧洲对于车辆的驾驶来说，太阳能电池板每天能够接受超过一小时以上的太阳能。这样的话，我们在英国最近所做的研究就表明，大概71%的英国的用户能够来驾驶太阳能作为电源驱动的车辆到达自己的办公场所。

　　46%的驾驶人员能够使用太阳能驱动的电动车少于20分钟，而且大多数的车辆上面只能有一位人员。除了驾驶员之外，这种车辆上不会有任何其他的乘客。昨天我们也有很多的发言人也曾经介绍过，我们应该考虑美式的能源消耗对于驾驶员来说，尤其是在城市的驾驶环境中，我们看到来使用太阳能给我们这些车辆的驾驶能够带来很大的增益。尤其是在减少二氧化碳的排放方面。昨天很多发言人都已经提到二氧化碳排放量减少方面，太阳能电池和混合动力，尤其是电动车能够带来其他的效益。跟常规车相比，混合车辆和不同国家的插入式混合动力来说，我们可以看到根据在这些不同的国家之间的排放量也有所不同。大多数的来源都是煤炭，对于使用煤炭作为主要能源的国家和地区，他们会产生更多的二氧化碳排放量。还需要考虑在福岛核电站出现问题之后，很多国家已经开始在考虑要不要使用核电的问题。人们开始考虑核电的安全性。在福岛核电站出事之前，更多的核电厂开始建造。尤其在生产电动汽车和混合车辆使用的能源方面，新能源能够发挥什么样的作用，光伏在车辆中的作用，也有很多人做了这样的研究。这些研究表明他能够减少充电的时间，但是他却会对当地配电的网络上增加更多的压力，这对于插入式的车辆来说是两个最大的挑战，除此之外，他也能够为车辆到电网的技术带来更大的价值。对于V2G来说，也就意味着插入式的车辆需要跟电网之间进行连接。由此，能够利用电网中的电源为电动汽车充电。在德拉梅尔州制订了一个法案，这个法案是世界上第一个绿色法案，安全电场补偿电动车车主，补偿由于他们能够买在自己对电动车充电的时候所付的电费，需要电厂的运营商对这些电动车的车主就电池充电的电费进行补偿。除此之外，对于V2G来说，它也能够进一步的减少温室气体的排放。还有一些人已经开始考虑太阳能公路的想法，在道路上用太阳能电池板来取代常规的沥青或者是水泥路面。LED五可以被用来装饰道路线，而且还可以安装一些相应发热的设备，从而来避免在下雪的时候道路结冰。

　　似乎看起来我们现在已经将太阳能电池板放在混合动力上，但这就止步不前了吗？我们需要做更多的工作，对于混合电动汽车来说，它并不等于常规的汽车加上电动机就完成了，在某种程度上可以说，对于混合太阳能车辆来说，它并不意味着只是把混合电动汽车加上光伏电池板就够了。比如说PV电池板能够自动控制，而且对于混合太阳能车辆来说，他需要不同的SOC的管理策略，我们也看到，对于这些车辆的车身来说，还需要进行更多结构方面的优化。车辆的纬度以及混合架构等等，我们需要做更多研究的工作。除此之外，对于光伏电池板的控制来说，我们在这张图表看到，PV也会有一些具体的问题，在应用到汽车领域的时候，它的表面非常有限，由此需要加大对电源的使用率。我们需要将电池连接到不同的地方上去，屋顶、车窗、车的侧面，如何进一步的加大对太阳能的接触范围。在充电方面也会有不同之处。对于大多数的车辆来说，主要是使用电池充电，需要建造更多的充电站。而对于HSV混合电动车来说，可以在一天之内进行免费充电。所以我们应该尽可能多的考虑在停车的时候，如何利用停车的时间对电池进行更加充分的充电。在这里我们可以看到，这是我们研究项目中研究出来的一辆样车，在这里列出了这辆样车的不同参数。对于混合太阳能电池车来说，有不同的运行模式。在停车的时候，我们有相应的模式。还有混合的模式，还有电子驾驶的状态，从电网中进行充电的模块设计。还有 V2G的设计。我们的研究成果也在我们的网站上进行了宣传。我们还参与了一系列的相关的竞赛。

　　最后我想要跟大家介绍一下我们的模型。我们还在考虑铝对车身的优化，PV电池板与车身之间的关系。我们还在做车辆的能源使用方面的优化，我们也对车辆所面临的限制因素进行分析。我们也对整个的设计成果进行了最优设计成果的分析，我们也设计了相应的最优管理和控制。

　　最后做一下总结，第一个问题就是，是不是太阳能电车最有可能在热带国家中投入使用呢？我在这里有一幅地图向大家介绍这些不同的热带国家的温度以及这些国家对太阳能的吸收情况。根据纬度，可以看到太阳能在这些国家，尤其是在这些纬度比较高的国家会有更多的太阳能的吸收能力。使用两平方米的横向的太阳能电池板，我们还考虑了侧面的经线，我们甚至看到可以利用传统的方案捕获更多的太阳能。我们可以应用更为先进的结构，能够在这些市场中突出太阳能电池车辆的使用。在常规的车辆中是不是能够加以使用呢？考虑到能源危机，这是一个非常重要的问题。因为我们知道对于大多数的车辆，目前我们都使用的是常规车辆，我们在这里还做了一个建模，主要是考虑常规车辆在车顶上加上太阳能电池板。而且在车轮中加入相应的车轮电机。而且还加入了额外的锂电池在常规的车辆中。我们也将它与OBD的断口进行理解，就能够实现部分混合动力车辆，一方面提升了车辆的性能，另一方面也提升了车辆的能效。我们在米兰也专门做了这样的实验。

　　太阳能光伏是世界上增长最快的发电技术。我们对于核电兴趣的减少也进一步的增强了可再生能源在生成无碳发电方面的重要作用。对于光伏来说，它可以作为汽车非常重要的辅助的材料。而且它是唯一能够将这些能源直接的转换到车轮上的一种方式，不需要跨越任何一种能源障碍。对于光伏来说，也能够进一步的提升车辆的电气化，进一步的提升能源的效率，降低材料的成本，促进太阳能光伏技术的发展，减少成本，也可以帮助我们开发出来更多的解决方案，我们目前还面临着很多的问题，对于我们来说，我们没有办法一夜之间拿出一个完美的解决方案。我们知道对于混合太阳能车辆来说，我们需要找出一个平衡的解决方案，我们需要进一步的对车辆进行重新设计，对车辆进行优化的设计，我们还需要MPPT，以及电源电子的控制，我们还需要更加优化的能源管理和控制。我们还需要在车顶上、车身上安装太阳能电池板。进一步拓展太阳能电池的使用能力。尤其是对于PVA协助的车辆来说。除此之外我们也需要对用户进行更多的教育，从而让他们有主动意识使用更多混合动力的车辆。

　　提问：PVA电池板在电动车使用的时间有多少？

　　Prof. Gianfranco Rizzo：我刚才说的是22年。对于近代的使用来说，寿命在大多数情况下应该不是一个问题，当然会有一些相应的变化。但是我认为它还是可以和车的寿命比较适合。

　　提问：第二个问题，用这种太阳能板进行电池充电的时候，输出的电压会随着温度、天气来进行变化。你如何来确保你的太阳能板能够与现有的系统来进行适配，与传统的汽车？

　　Prof. Gianfranco Rizzo：我们需要电子方面的努力来使用额外的电池，或者来进行电压的适配，对于电力的电子方面的工作，可以帮助我来弥补这方面的偏差。

　　提问：你刚才提过传统的电力，将原料转成电力的转换率是比较低的。为什么不能更多的强调建立更多的太阳能电站，进行电力的生产。向电动汽车提供电力。特别是对一些大型的太阳能驱动的电动汽车。对于太阳能电池支持的汽车在城市中的应用。

　　Prof. Gianfranco Rizzo：你可以使用光伏来生产电力，用在一些插入式的电动汽车里面，但是，你同时也可以使用在汽车上装备的光伏电板，很多私人用户也是可以在家里进行光伏电板的安装，很多人都是知道这一点的。我们也有一些汽车是可以用在这个方面的。但是还有另外一个考虑，当你生产出固定式的太阳能电力的时候，就要进行电力的传输或者是交通运输。这个过程就会产生很多关于交通产生的能量损失。不如你把它放在汽车上直接的产电更好一些。我们还是具有包容性的，你可以生产电力，也可以用在汽车上。但是我们认为最理想的一种方式就是你可以使用太阳能电池，我们现在也在做更多的努力。你可以使用在汽车上的电板直接生产电能也是可以的。

　　提问：太阳能电板的安全问题，他在出现的碰撞的时候会不会发生爆炸？

　　Prof. Gianfranco Rizzo：我们知道太阳能电板的发展，在开发中，有特殊用途的考虑。其中有一些机械性能是非常强劲的，我们会考虑到天气方面的影响，如果出现了汽车碰撞的时候，太阳能电板也可能会会撞到，我们看到有很多非常有趣的技术。比如说现在会有薄膜的新技术，这些技术都是针对你刚才提到的问题，我相信对于薄膜技术的提高是非常快速的。

　　提问：在你的项目中使用了汽车上的太阳能板，但是在一些城市，伦敦，天气都不是特别好，经常有雾、下雨。太阳能电板的效率在这种城市又是怎么样的表现？你如何来管理、解决像这种城市里面的问题？

　　Prof. Gianfranco Rizzo：如果我理解你的问题无误的话，我想你是指在太阳能的汽车中可能会出现天气不好转换效率的问题。我们当然可以考虑到电板的生产率的问题。在你的太阳能可获得性比较低的时候，我也承认这一点。这个技术最优化的在汽车中的使用是要考虑到汽车的大小，生产一些比较轻型的汽车。我们再同时能够有足够的光能，这对于汽车来讲也是足够的挑战，需要车足够轻，我们把太阳能板放在这种汽车中可能不见得是最优的选择。