Stižu li solarni auti, vlakovi brodovi: Što je solarni prijevoz i kakva je negova budućnost

Solarni prijevoz je područje u nastajanju koje integrira solarnu fotonaponsku (PV) tehnologiju u različite načine prijevoza, uključujući električna vozila, vlakove, zrakoplove i brodove. Iskorištavanjem snage sunca, ova inovativna rješenja imaju za cilj smanjiti ovisnost o fosilnim gorivima i smanjiti emisije stakleničkih plinova. Solarni paneli mogu nadopuniti baterije, produžujući domet električnih vozila, ili napajati pomoćne sustave u većim vozilima. Iako postoje izazovi poput učinkovitosti, troškova i infrastrukture, potencijal solarnog prijevoza za doprinos održivijoj budućnosti je značajan.

Koje su vrste solarnog prijevoza?

Solarni prijevoz odnosi se na upotrebu solarne fotonaponske (PV) tehnologije za pogon različitih načina prijevoza, uključujući električna vozila (EV), vlakove, zrakoplove i brodove. Pretvaranjem sunčeve svjetlosti u električnu energiju, solarni paneli mogu izravno pokretati ta vozila ili puniti njihove baterije, smanjujući ovisnost o fosilnim gorivima i smanjujući emisije stakleničkih plinova.

U električnim cestovnim vozilima solarni paneli integrirani u električna vozila mogu produžiti njihov domet i smanjiti potrebu za čestim punjenjem. Primjeri uključuju Lightyear 0 i Sono Motors’ Solar Bus Kit. No osim ovih rješenja solarna tehologija već se koristi na nekim serijskim automobilima koji su u širokoj upotrebi. Primjerice nova Toyota Prius i Hyundai Ioniq 5 mogu se kupiti sa solarnim krovom pomoću kojeg se dodatno puni baterija i omogučuje nekoliko kilometara svakodnevne vožnje na energiju sunca.

Solarni vlakovi, već odavno također nisu znanstvena fantastika. Solarni vlak poput vlaka Byron Bay Railroad Company u Australiji, još od 2019. koristi solarne panele na svojim krovovima za dodatnu proizvodnju električne energije za pogon.

Solarni zrakoplovi još nisu u praktičnoj upotrebi, no razne kostrukcije poput Solar Impulsea, pokazale su potencijal za let na velike udaljenosti bez goriva iskorištavanjem solarne energije.

Postoje i solarni brodovi, poput PlanetSolara, koji koriste solarne panele za proizvodnju sve potrebne energije za pogon i brodske sustave, nudeći čistu alternativu za pomorski prijevoz.

Sve vrste solarnog prijevoza još su u ranoj fazi, ali nude značajan potencijal za stvaranje održivije i ekološki prihvatljivije budućnosti.

Solarna cestovna vozila

Električna vozila integriraju solarne fotonaponske panele u svoj dizajn kako bi iskoristila sunčevu svjetlost i proizvodila električnu energiju. Ova tehnologija može produžiti doseg električnih vozila i smanjiti ovisnost o tradicionalnoj infrastrukturi za punjenje.

Solarni paneli obično se ugrađuju na krov ili karoseriju vozila, pretvarajući sunčevu svjetlost u električnu energiju za punjenje baterije. Hibridni sustavi mogu prelaziti između solarnih i konvencionalnih izvora energije, povećavajući fleksibilnost i učinkovitost.

Neki od najznačajnijih primjera solarnih vozila su Lightyear 0 koji ima solarne panele na krovu i prednjoj “haubi” pružajući dodatni domet s pomoću solarne energije te Sono Motors’ Sion koji je opremljen solarnim panelima integriranim u karoseriju i nudi dodatnu energiju za svakodnevne vožnje. Modeli poput Toyote Prius i Hyundai Ioniqa 6 imaju diskretne panele na krovu koji ne utječu na izgled vozila no svejedno proizvode dodatnu energiju i povećavaju doseg vozila.

Prednosti vozila sa solarnim panelima su  produženi doseg, smanjene emisije korištenjem obnovljive solarne energije, i niži operativni troškovi zbog manje potrebe za električnom energijom iz mreže.

No ipak pred solarnim vozilima su neki veliki izazovi. Prvi je učinkovitost jer trenutni solarni paneli pretvaraju samo oko 20-25% sunčeve svjetlosti u električnu energiju, ograničavajući količinu energije koja se može generirati na površini vozila. Tu je i ovisnost o vremenskim uvjetima jer proizvodnja solarne energije ovisi o vremenskim uvjetima, što zahtijeva alternativne izvore energije tijekom oblačnih dana ili noću. Treći problem su visoki početni troškovi. Integracija solarnih panela i povezane tehnologije povećava početne troškove solarnih električnih vozila.

Ipak, solarna električna vozila predstavljaju obećavajući korak prema održivom prijevozu, nudeći ekološke i ekonomske prednosti, istovremeno rješavajući neke od ograničenja tradicionalnih električnih vozila.

 

Vlakovi na solarni pogon

Solarni vlakovi koriste fotonaponske (PV) panele za proizvodnju električne energije, bilo postavljanjem panela na krovove vlakova ili uz željezničke pruge. Ovaj inovativni pristup ima za cilj smanjiti emisije CO2 i ovisnost o fosilnim gorivima u željezničkom prometu.

Solarni paneli instalirani na krovovima vlakova pretvaraju sunčevu svjetlost u električnu energiju za napajanje rasvjete, klimatizacije i drugih pomoćnih sustava, dok vlakovi koji koriste panele uz pruge mogu voziti izravno za sunčevu energiju dovođenjem energije iz panela u pogonski sustav vlaka.

U svijetu već ima mnogo primjera vlakova koji koriste solarnu energiju. Indijske željeznice instalirale su solarne panele na krovovima putničkih vlakova, poput vlaka Rewari-Sitapur, za napajanje unutarnjih rasvjetnih sustava. Ova inicijativa dio je većeg plana za proizvodnju 1000 MW solarne energije. Projekt Riding Sunbeams u Britanskom Hampshireu koristi solarne panele za napajanje željezničke pruge, zaobilazeći nacionalnu mrežu i demonstrirajući potencijal za solarnu vuču vlakova u vlasništvu zajednice. Solarni vlak Byron Bay u Australiji, obnovljen 2017. godine, koristi solarne panele za proizvodnju 6,5 kW energije, čineći ga prvim 100 posto solarnim vlakom na svijetu.

Prednosti solarni vlakova su smanjene emisije jer  vlakovi značajno smanjuju potrošnju dizela i emisije ugljičnog dioksida, doprinoseći čišćem okolišu, energetska neovisnost, jer proizvodnjom vlastite električne energije, solarni vlakovi smanjuju ovisnost o nacionalnoj mreži i povećavaju energetsku sigurnost i uštede troškova jer s vremenom, solarna energija može dovesti do značajnih ušteda u troškovima goriva i operativnim troškovima.

No i pred solarnim vlakovima su brojni izazovi. Kao prvo tu su visoki početni troškovi jer instalacija solarnih panela i povezane infrastrukture može biti skupa, otežavajući široku primjenu. Također tu je energetska učinkovitost jer količina električne energije proizvedene solarnim panelima možda neće biti dovoljna za napajanje cijelih željezničkih sustava, posebno u regijama s manje sunčeve svjetlosti. Naposljetku problem je i održavanje solarnih panela što može povećati operativne troškove.

Solarni vlakovi predstavljaju obećavajući korak prema održivom željezničkom prijevozu, nudeći ekološke i ekonomske prednosti, istovremeno rješavajući neke od ograničenja tradicionalnih željezničkih sustava.

Zrakoplovi na solarni pogon 

Solarni zrakoplovi koriste fotonaponske  panele za pretvaranje sunčeve svjetlosti u električnu energiju koja pokreće njihove električne motore. Ovi zrakoplovi dizajnirani su za misije dugog trajanja i operacije na velikim visinama, nudeći održivu alternativu tradicionalnom avionu na fosilna goriva.

Već je napravljeno nekoliko vrlo značajnih solarnih zrakoplova. NASA-ini bespilotni Pathfinder, Centurion i Helios demonstrirali su potencijal solarnog letenja, postižući značajne prekretnice u visini i izdržljivosti. Zrakoplov Solar Impulse kojim su pilotirali Bertrand Piccarda i André Borschberg,  je obavio prvi let oko svijeta na solarni pogon, prikazujući izvedivost daljinskog solarnog letenja. Facebookov Aquila dizajniran je za pružanje internetske veze udaljenim područjima. Ovaj solarni dron ističe potencijal solarne avijacije u telekomunikacijama.

Prednosti solarnih zrakoplova su mnoge. kao prvo tu je let na velikim visinama jer solarni zrakoplovi mogu letjeti na visinama iznad 20 kilometara, izbjegavajući vremenske nepogode i hvatajući više sunčeve svjetlosti. Također nije im potrebno gorivo što smanjuje njihovu masu i eliminira emisije. Osim toga oni su pogodni za misije dugog trajanja jer mogu lebdjeti iznad specifičnih područja duže vrijeme, čineći ih idealnim za istraživanje klime, nadzor i telekomunikacije.

I pred solarnim zrakoplovima stoje mnogi izazovi. Prvi od njih je energetska učinkovitost, jer trenutni solarni paneli hvataju samo mali dio sunčeve energije, ograničavajući brzinu i snagu solarnih zrakoplova. Također, ovisni su o vremenskim uvjetima. Solarni zrakoplovi moraju letjeti iznad oblaka kako bi izbjegli sjene, a njihove lagane konstrukcije čine ih ranjivim na loše vremenske uvjete. Tu je i problem ograničenja brzine. Zbog kubnog odnosa između brzine i snage, solarni zrakoplovi su puno sporiji od konvencionalnih mlažnjaka, čineći ih nepraktičnim za komercijalni prijevoz putnika.

Solarni zrakoplovi obećavajući su za specijalizirane primjene poput nadzora okoliša i telekomunikacija, ali su potrebna značajna tehnološka napredovanja prije nego što mogu postati uobičajen način prijevoza.

Brodovi na solrni pogon

Brodovi na solarni pogon koriste fotonaponske panele za iskorištavanje sunčeve svjetlosti i proizvodnju električne energije koja pokreće njihove motore, navigacijske sustave i brodsku elektroniku. Ova tehnologija nudi održivu i ekološki prihvatljivu alternativu tradicionalnom pomorskom prijevozu na fosilna goriva.

Princi rada solarnih brodova je također vrlo jednostavan. Solarni paneli montirani na brod hvataju sunčevu energiju i pretvaraju je u električnu energiju. Kontroler punjenja upravlja protokom električne energije do baterija, obično litij-ionskih, koje pohranjuju energiju. Električni motori s pomoću te pohranjene solarne energije pokreću brod i brodske sustave.

Danas već imamo mnogo primjera brodova na solarni pogon. Modeli tvrtke Silent Yachts poznati su po tihom radu i mogućnostima dugog dosega bez potrebe za punjenjem goriva. Serenity 64, tvrtke Serenity Yachts nudi luksuzno, ekološki prihvatljivo jedrenje s obilnom solarnom energijom za produžena putovanja. ASP-300 tvrtke Ampereship je pak solarni električni trajekt s baterijama visokih performansi i solarnim panelima, dizajniran za minimalne operativne troškove i CO2 neutralnost.

Prednosti solarnih brodova su također brojne. Nema troškova goriva, ekološki su prihvatljivi jer ne proizvode CO2 i druge štetne emisije, rade tiho i imaju niske troškove održavanja u usporedbi s brodovima s konvencionalnim motorima.

Tu su naravno i brojni izazovi za budućnost. Potrebna su učinkovita rješenja za pohranu e kako bi se osigurao pouzdan izvor napajanja, posebno tijekom oblačnih dana ili noću. Problem je i ograničen prostor na brodovima koji može ograničiti broj solarnih panela koji se mogu instalirati, utječući na proizvodnju energije. Tu su i visoki početni troškovi jer početna ulaganja u solarne panele i povezanu tehnologiju mogu biti znatna.

Brodovi na solarni pogon predstavljaju obećavajući korak prema održivom pomorskom prijevozu, nudeći brojne ekološke i ekonomske prednosti, istovremeno rješavajući neke od ograničenja tradicionalnih načina plovidbe.

Tehnološki i ekonomski izazovi solarnog prijevoza

Solarni prijevoz, iako obećava, suočava se s nekoliko tehnoloških i ekonomskih izazova koje je potrebno riješiti za njegovu širu primjenu.

Tehnološki izazovi

• Energetska učinkovitost: Trenutni solarni paneli imaju ograničenu učinkovitost, obično pretvarajući samo 20-25 posto sunčeve svjetlosti u električnu energiju. To ograničava količinu energije koja se može generirati, posebno na vozilima s ograničenom površinom za panele.
• Skladištenje energije: Učinkoviti sustavi skladištenja energije su ključni, jer solarna energija nije dostupna neprestano. Potrebna su napredovanja u tehnologiji baterija kako bi se pohranila dovoljna energija za korištenje tijekom razdoblja slabog sunčevog svjetla ili noću.
• Ovisnost o vremenskim uvjetima: Proizvodnja solarne energije u velikoj mjeri ovisi o vremenskim uvjetima. Oblačni dani i regije s manje sunčeve svjetlosti mogu značajno smanjiti učinkovitost solarnih vozila.
• Prostorna ograničenja: Ograničena površina na vozilima ograničava broj solarnih panela koji se mogu instalirati, utječući na ukupni kapacitet proizvodnje energije.

Ekonomski izazovi:

• Visoki početni troškovi: Početna ulaganja u solarne panele i povezanu tehnologiju su znatna, čineći solarni prijevoz manje dostupnim pojedincima i tvrtkama s ograničenim financijskim resursima.
• Razvoj infrastrukture: Robusna infrastruktura, uključujući solarne punionice, ključna je za podršku solarnom prijevozu. Razvoj ove infrastrukture zahtijeva značajna ulaganja i koordinirane napore između vlada, tvrtki i energetskog sektora.
• Troškovi održavanja: Solarni paneli i povezani sustavi zahtijevaju redovito održavanje kako bi se osigurao optimalan učinak, što povećava operativne troškove.

Rješavanje ovih izazova kroz tehnološka napredovanja i ekonomske poticaje ključno je za uspješnu integraciju solarne energije u sektor prijevoza. Kontinuirana istraživanja i razvoj, uz potporne politike, mogu pomoći u prevladavanju ovih prepreka i utirati put održivijoj budućnosti.

Budućnost solarnog prijevoza

Budućnost solarnog prijevoza je obećavajuća, potaknuta kontinuiranim tehnološkim napretkom i rastućom ekološkom osviještenošću. 

Nove tehnologije mogle bi poboljšati učinkovitost i upotrebljivost solarnih prijevoznih sredstava. Inovacije u fleksibilnim i laganim solarnim panelima omogućuju učinkovitiju integraciju u različite površine vozila, povećavajući hvatanje energije bez značajnog povećanja težine. Napredak u tehnologiji baterija, poput  solid state baterija, povećava kapacitet i učinkovitost skladištenja energije, čineći solarna vozila praktičnijima za svakodnevnu upotrebu. Razvoj pametnih sustava za upravljanje energijom koji optimiziraju korištenje solarne energije, poboljšat će ukupnu učinkovitost i performanse vozila.

Postanu li solarna prijevozna sredstva od njih bi mogli imati mnogo koristi. Kao prvo, kako solarna tehnologija postaje učinkovitija i isplativija, može značajno smanjiti ovisnost o fosilnim gorivima, doprinoseći smanjenju emisija stakleničkih plinova i čišćem okolišu. Tu su i ekonomske koristi jer niži operativni i troškovi održavanja solarnih vozila mogu dovesti do dugoročnih ekonomskih ušteda za potrošače i tvrtke. Naposljetku tu je i održiva infrastruktura. Širenje solarnih punionica i integracija u postojeće transportne mreže podržat će rast solarnog prijevoza, čineći ga dostupnijim i prikladnijim.

Uz kontinuirani tehnološki napredak i potporne politike, očekuje se porast usvajanja solarnih vozila, posebno u regijama s obiljem sunčeve svjetlosti. Osim osobnih vozila, solarna energija će se vjerojatno sve više koristiti u javnom prijevozu, avijaciji i pomorskom sektoru, dodatno proširujući svoj utjecaj na održivu mobilnost. Također, predviđa se rast globalnog tržišta solarnog prijevoza, potaknut rastućom potražnjom za ekološki prihvatljivim i isplativim rješenjima za prijevoz.

Budućnost solarnog prijevoza je svijetla, s inovacijama koje utiru put prema održivijem i energetski učinkovitijem svijetu. Kontinuirana istraživanja, ulaganja i potpora politikama bit će ključni za ostvarivanje punog potencijala ove transformativne tehnologije.