سيارة تعمل بالطاقة الشمسية

سيارة توكاي تشالنجر ، الفائزة بسباق التحدي الشمسي العالمي لعام 2009 ، بمتوسط ​​سرعة 100.5 كم/ساعة (62 ميل/ساعة) على مسافة 2998 كم (1858 ميل).

دخلت سيارة لايت يير وان، وهي سيارة ركاب تعمل بالطاقة الشمسية والكهربائية، مرحلة الإنتاج المحدود في ديسمبر 2022. وتوقف الإنتاج بعد شهر .

السيارة الشمسية هي مركبة تعمل بالطاقة الشمسية، مصممة للاستخدام على الطرق العامة أو حلبات السباق. تعتمد هذه المركبات على خلايا شمسية مدمجة لتوفير الطاقة، كليًا أو جزئيًا، من ضوء الشمس. تحتوي السيارات الشمسية عادةً على بطارية قابلة للشحن لتنظيم وتخزين الطاقة المُستمدة من الخلايا الشمسية ومن نظام الكبح المتجدد . ويمكن توصيل بعض السيارات الشمسية بمصادر طاقة خارجية لتكملة الطاقة الشمسية المستخدمة في شحن بطاريتها.

تجمع السيارات الشمسية بين التقنيات المستخدمة عادةً في صناعات الطيران والفضاء ، والدراجات ، والطاقة البديلة ، والسيارات . ويركز تصميم هذه المركبات دائمًا على كفاءة الطاقة لتحقيق أقصى استفادة من كمية الطاقة المحدودة التي يمكنها الحصول عليها من ضوء الشمس. وقد صُممت معظم السيارات الشمسية لأغراض سباقات السيارات الشمسية ، إلا أنه تم تصميم وبناء العديد من النماذج الأولية للسيارات الشمسية المصممة للاستخدام على الطرق العامة.

تُقام العديد من مسابقات السيارات الشمسية حول العالم، ويشارك فيها عادةً فرق من الجامعات والشركات. ومن أبرز هذه المسابقات " تحدي الطاقة الشمسية العالمي" ، وهي مسابقة دولية تُقام في أستراليا. ومن المسابقات الأخرى " تحدي الطاقة الشمسية الأمريكي" و"تحدي الطاقة الشمسية الموحد".

حتى ديسمبر 2022، لم تكن قد وصلت إلى مرحلة الإنتاج سوى سيارة شمسية واحدة، وهي لايت يير 0 ، ولكن بمعدل تسليم محدود يبلغ سيارة واحدة أسبوعيًا. ^{[ 1 ]} في يناير 2023، أوقفت الشركة تصنيع وبيع السيارات، وطلبت شركة أطلس تكنولوجيز بي في، الشركة المصنعة للسيارة، الحماية من الإفلاس. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

كان من المتوقع أن يبدأ إنتاج سيارة Aptera الشمسية /القابلة للشحن في عام 2025. ^{[ 4 ]} تشير الشركة إلى أن الإنتاج متأخر، وحتى يونيو 2026 تم إنتاج 5 "مركبات تحقق" فقط.

تعتمد السيارات الشمسية على منظومة شمسية تستخدم الخلايا الكهروضوئية لتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء. على عكس الطاقة الشمسية الحرارية التي تحول الطاقة الشمسية إلى حرارة، تحول الخلايا الكهروضوئية ضوء الشمس مباشرةً إلى كهرباء. ^{[ 5 ]} عندما يصطدم ضوء الشمس (الفوتونات) بالخلايا الكهروضوئية، فإنه يُثير الإلكترونات ويسمح لها بالتدفق، مما يُولد تيارًا كهربائيًا. تُصنع الخلايا الكهروضوئية من مواد شبه موصلة مثل السيليكون وسبائك الإنديوم والغاليوم والنيتروجين. يُعد السيليكون البلوري أكثر المواد شيوعًا في هذا المجال، وتتراوح كفاءته بين 15 و25%.

كانت أول سيارة تعمل بالطاقة الشمسية هي "صن موبايل" ، وهي مركبة صغيرة بطول 15 بوصة ابتكرها ويليام جي. كوب، الموظف في شركة جنرال موتورز. وقد عرضها في عام 1955 في مؤتمر "باوراما" في شيكاغو. وكانت تتكون من 12 خلية ضوئية من السيلينيوم ومحرك كهربائي صغير. ^{[ 6 ]}

في عام 1962، أضافت شركة International Rectifier Company لوحة شمسية إلى سيارة Baker Electric موديل 1912، وكشفت النقاب عن أول سيارة تعمل بالطاقة الشمسية يمكنها نقل الركاب. ^{[ 7 ]}

تتكون منظومة الطاقة الشمسية من مئات الخلايا الشمسية التي تحول ضوء الشمس إلى كهرباء. ولإنشاء هذه المنظومة، تُجمع الخلايا الكهروضوئية معًا لتشكيل وحدات، ثم تُجمع هذه الوحدات معًا لتشكيل منظومة متكاملة. ^{[ 8 ]} ويمكن للمنظومة الأكبر حجمًا المستخدمة حاليًا أن تنتج أكثر من 2 كيلوواط (2.6  حصان).

يمكن تركيب الألواح الشمسية بست طرق:

• أفقي . يوفر هذا الترتيب الأكثر شيوعًا أعلى قدرة إجمالية خلال معظم ساعات النهار في المناطق ذات خطوط العرض المنخفضة أو خلال فصل الصيف في المناطق ذات خطوط العرض المرتفعة، كما أنه لا يتأثر كثيرًا بالرياح. يمكن دمج الألواح الأفقية أو أن تكون على شكل مظلة حرة.
• عمودي . يُستخدم هذا الترتيب أحيانًا في الأشرعة القائمة بذاتها أو المدمجة لتسخير طاقة الرياح. ^{[ 9 ]} تقتصر الطاقة الشمسية المفيدة على الصباح والمساء وفصل الشتاء، وعندما تكون المركبة موجهة في الاتجاه الصحيح.
• قابلة للتعديل . يمكن إمالة الألواح الشمسية الحرة حول محور الحركة لزيادة الطاقة عندما تكون الشمس منخفضة وجانبية. وثمة بديل آخر وهو إمالة المركبة بأكملها عند ركنها. تتوفر خاصية التعديل ثنائي المحور فقط في المركبات البحرية، حيث تكون مقاومة الهواء أقل أهمية منها في المركبات البرية.

• 

  متكاملة . تغطي بعض المركبات كل سطح متاح بخلايا شمسية. ستكون بعض الخلايا بزاوية مثالية بينما ستكون خلايا أخرى مظللة.
• المقطورة . تُعدّ المقطورات الشمسية مفيدة بشكل خاص لتحديث المركبات الموجودة ذات الثبات المنخفض، مثل الدراجات الهوائية. بعض المقطورات مزودة بالبطاريات، وبعضها الآخر مزود بمحرك القيادة.
• عن بُعد . من خلال تثبيت الألواح الشمسية في موقع ثابت بدلاً من المركبة، يمكن زيادة الطاقة وتقليل المقاومة. مع ذلك، ينطوي الربط الافتراضي بالشبكة على خسائر كهربائية أكبر مقارنةً بالمركبات الشمسية الحقيقية، كما يتطلب بطارية أكبر.

يتطلب اختيار تصميم الألواح الشمسية تحقيق توازن بين إنتاج الطاقة، ومقاومة الهواء، وكتلة المركبة، بالإضافة إلى مراعاة الجوانب العملية. فعلى سبيل المثال، توفر المظلة الأفقية الحرة مساحة سطحية أكبر بمرتين إلى ثلاث مرات من مساحة سطح المركبة المزودة بخلايا شمسية مدمجة، مع توفير تبريد أفضل للخلايا وتظليل أفضل للركاب. كما يجري تطوير ألواح شمسية مرنة رقيقة.

تختلف طريقة تركيب وتغليف الألواح الشمسية في السيارات الشمسية اختلافًا كبيرًا عن الألواح الشمسية الثابتة. ففي السيارات الشمسية، تُركّب الألواح الشمسية عادةً باستخدام شريط لاصق مزدوج الجوانب عالي الجودة مباشرةً على هيكل السيارة، ثم تُغلّف بطبقات رقيقة من مادة تيدلار.

تستخدم بعض السيارات الشمسية خلايا شمسية من زرنيخيد الغاليوم، بكفاءة تقارب 30%. بينما تستخدم سيارات شمسية أخرى خلايا شمسية من السيليكون، بكفاءة تقارب 20%. ^{[ 10 ]}

تكفي حزمة البطارية في السيارة الشمسية النموذجية للسماح للسيارة بقطع مسافة 250 ميلاً (400  كم) بدون شمس، والسماح للسيارة بالسير بشكل مستمر بسرعة 60 ميلاً في الساعة (97 كم/ساعة) .  

تولد المحركات المستخدمة في السيارات الشمسية عادةً حوالي 2 أو 3 أحصنة، ^{[ 11 ]} ومع ذلك، قد تصل السيارات الشمسية التجريبية الخفيفة إلى نفس سرعة سيارة عائلية نموذجية ( 160 كم /ساعة) . ^{[ 12 ]}  

سباقان للسيارات الشمسية هما تحدي العالم للسيارات الشمسية وتحدي أمريكا للسيارات الشمسية، وهما مسابقات على غرار سباقات الرالي على الطرق البرية تتنافس فيها مجموعة متنوعة من الفرق الجامعية والشركات.

تضم بطولة العالم للسيارات الشمسية متسابقين من مختلف أنحاء العالم يتنافسون لعبور القارة الأسترالية ، على مسافة 3000 كيلومتر (1900 ميل) . وقد شهدت سرعات المركبات زيادة مطردة. فعلى سبيل المثال، أدت السرعات العالية التي حققها المشاركون في سباق عام 2005 إلى تغيير القواعد الخاصة بالسيارات الشمسية بدءًا من سباق عام 2007، وكذلك في عام 2014. 

تُقام بطولة التحدي الشمسي الأمريكي ، المعروفة سابقًا باسم "التحدي الشمسي لأمريكا الشمالية" و"صن رايس الولايات المتحدة الأمريكية"، بمشاركة فرق جامعية في الغالب، تتنافس في سباقات زمنية محددة في الولايات المتحدة وكندا. وقد شهدت هذه البطولة تغييرًا في قواعدها في نسختها الأخيرة نظرًا لوصول بعض الفرق إلى حدود السرعة المحددة. أُقيمت النسخة الأخيرة من التحدي الشمسي الأمريكي في الفترة من 9 إلى 16 يوليو 2022، بين مدينتي إنديبندنس بولاية ميسوري وتوين فولز بولاية أيداهو . ^{[ 13 ]}

تحدي السيارات الشمسية هو سباق سنوي للسيارات التي تعمل بالطاقة الشمسية مخصص لطلاب المدارس الثانوية. يجذب هذا الحدث فرقًا من جميع أنحاء العالم، ولكن معظمها من المدارس الثانوية الأمريكية. أُقيم السباق لأول مرة عام ١٩٩٥. كل فعالية هي ثمرة دورة تعليمية مدتها سنتان أطلقها فريق وينستون للسيارات الشمسية. في السنوات الفردية، يُقام السباق على مسار طريق يبدأ من ديل دايموند في راوند روك، تكساس؛ وتختلف نقطة النهاية من عام لآخر. أما في السنوات الزوجية، فيُقام السباق على حلبة سباق حول حلبة تكساس موتور سبيدواي.

تُعدّ بطولة جنوب أفريقيا للسيارات الشمسية سباقًا يُقام كل عامين لمدة أسبوعين، يتنافس فيه سائقو السيارات التي تعمل بالطاقة الشمسية عبر مختلف أنحاء جنوب أفريقيا. ويتعين على الفرق بناء سياراتها الخاصة، وتصميم أنظمتها الهندسية، وخوض السباق بهذه السيارات عبر أصعب التضاريس التي شهدتها السيارات الشمسية على الإطلاق. وقد أثبت سباق عام 2008 قدرة هذا الحدث على جذب اهتمام الجمهور، وحصوله على الدعم الدولي اللازم من الاتحاد الدولي للسيارات (FIA). في أواخر شهر سبتمبر، ينطلق جميع المشاركين من بريتوريا متجهين إلى كيب تاون عبر الطريق السريع N1، ثم يسيرون على طول الساحل إلى ديربان، قبل أن يصعدوا المنحدر في طريق عودتهم إلى خط النهاية في بريتوريا بعد عشرة أيام. في عام 2008، حظي الحدث بدعم الاتحاد الدولي للسيارات (ISF)، والاتحاد الدولي للسيارات (FIA)، والصندوق العالمي للطبيعة (WWF)، ليصبح بذلك أول سباق للسيارات الشمسية يحظى بدعم هذه المنظمات الثلاث.

توجد سباقات أخرى للمسافات الطويلة، مثل سوزوكا ، وفايثون ، وسباق الجائزة الكبرى العالمي (WSR/JISFC/WSBR) ، ورالي الطاقة الشمسية العالمي في تايوان . يُقام سباق سوزوكا وسباق الجائزة الكبرى العالمي سنوياً على مضمار في اليابان ، بينما كان سباق فايثون جزءاً من الأولمبياد الثقافي في اليونان قبيل دورة الألعاب الأولمبية لعام 2004 .

سجلت موسوعة غينيس للأرقام القياسية رقماً قياسياً في سرعة المركبات البرية التي تعمل بالطاقة الشمسية فقط. ويحمل هذا الرقم حالياً سيارة سكاي إيس تيغا التابعة لجامعة أشيا . ^{[ 14 ]} وقد سُجل الرقم القياسي البالغ 91.332  كم/ساعة (56.75 ميل/ساعة) في 20 أغسطس 2014 في مطار شيموجيشيما ، في مياكوجيما ، أوكيناوا ، اليابان. وكان الرقم القياسي السابق مسجلاً باسم جامعة نيو ساوث ويلز بسيارة صن سويفت IV ، التي أُزيلت بطاريتها التي تزن 25 كيلوغراماً (55 رطلاً) لتعتمد السيارة كلياً على الطاقة الشمسية. ^{[ 15 ]} أما الرقم القياسي الجديد ، فقد سُجل في 7 يناير 2011 في قاعدة إتش إم إيه إس ألباتروس الجوية البحرية في نورا ، حيث بلغت سرعته 88.8 كم/ساعة (55.2 ميل/ساعة) ، محطماً بذلك الرقم القياسي السابق الذي كانت تحمله سيارة جنرال موتورز صن رايسر البالغ 78.3 كم/ساعة (48.7 ميل/ساعة) . يتم تسجيل الرقم القياسي على امتداد 500 متر (1600 قدم) في الهواء ، وهو متوسط ​​جولتين في اتجاهين متعاكسين.       

صُنعت أول سيارة عائلية تعمل بالطاقة الشمسية في عام 2013. ^{[ 17 ]} كما طوّر باحثون في جامعة كيس ويسترن ريزيرف سيارة تعمل بالطاقة الشمسية يمكن إعادة شحنها بسرعة أكبر، وذلك بفضل المواد المستخدمة في الألواح الشمسية. ^{[ 18 ]}

تعتزم شركة هانرجي الصينية لتصنيع الألواح الشمسية إنتاج وبيع سيارات تعمل بالطاقة الشمسية مزودة ببطاريات الليثيوم أيون للمستهلكين في الصين. ^{[ 19 ] [ 20 ]} وتفيد هانرجي بأن خمس إلى ست ساعات من ضوء الشمس كافية لتمكين الخلايا الشمسية الرقيقة في السيارات من توليد ما بين 8 و10  كيلوواط/ساعة من الطاقة يوميًا، مما يسمح للسيارة بقطع مسافة 80  كيلومترًا (50  ميلًا) تقريبًا بالاعتماد على الطاقة الشمسية فقط. ^{[ 21 ]} ويبلغ أقصى مدى للسيارة حوالي 350  كيلومترًا (217  ميلًا).

في يونيو 2019، أُعلن عن سيارة لايت يير ون الكهربائية التي تعمل بالطاقة الشمسية ، والتي أُعيد تسميتها لاحقًا إلى لايت يير 0. صُممت السيارة على يد مهندسين سابقين من شركتي تسلا وفيراري ، ويتكون غطاء المحرك والسقف من ألواح شمسية. كما يمكن شحن السيارة باستخدام الطاقة الكهربائية العادية، بالإضافة إلى محطات الشحن السريع. ^{[ 22 ]} في سبتمبر 2021، أفادت التقارير أن شركة لايت يير قد جمعت التمويل الكافي لبدء إنتاج السيارة بكميات محدودة، بتكلفة 149,000 يورو، على أن يتم تسليم الوحدات الأولى في عام 2022. ^{[ 23 ]}

في أغسطس 2019، أعلنت شركة أبتيرا موتورز عن حملة تمويل لسيارة كهربائية تعمل بالطاقة الشمسية، تتميز بكفاءة عالية، تُعرف باسم " أبتيرا " ، بمدى يصل إلى 1600 كيلومتر (1000 ميل) . ^{[ 24 ] [ 25 ]} وقد تكللت حملة التمويل بالنجاح، حيث عُرض النموذج الأولي الأول لسيارة أبتيرا، وأُطلقت السيارة الكهربائية في 4 ديسمبر 2020. ^{[ 26 ]} وبحلول يوليو 2023، تم بناء وعرض ثلاثة أجيال من النماذج الأولية، ويجري حاليًا اقتناء معدات وأدوات الإنتاج، مع استمرار جمع التمويل. وبحلول يوليو 2026، تم إنتاج 5 سيارات تجريبية. ^{[ 27 ]}  

في يوليو 2020، وقّعت شركة أودي الألمانية لصناعة السيارات مذكرة تفاهم مع شركة أبولو-باور الإسرائيلية الناشئة لوضع خطة تطوير لدمج ألواحها المرنة خفيفة الوزن، المملوكة للشركة، في قطع غيار السيارات. وتهدف أبولو-باور إلى تحويل جميع سيارات العالم إلى سيارات تعمل بالطاقة الشمسية.

في عام ٢٠١٩، أُعلن عن سيارة "سكواد سولار سيتي" من شركة "سكواد موبيليتي"، وفي مايو ٢٠٢٢، تم تقديمها رسميًا لوسائل الإعلام. تُعدّ "سكواد سولار سيتي" أول سيارة صغيرة تعمل بالطاقة الشمسية للاستخدام في المناطق الحضرية وشبه الحضرية.

في مايو 2025، أطلقت شركة أنظمة النقل الشمسي سيارة INTI Solar Neighborhood Car، المصممة كمركبة كهربائية تعمل بالطاقة الشمسية للنقل المحلي. وتوفر هذه السيارة إمكانية القيادة باستخدام الطاقة الشمسية فقط، بالإضافة إلى إمكانية شحن البطارية بالطاقة الشمسية. ^{[ 28 ] [ 29 ]}

• قائمة فرق السيارات الشمسية
• قائمة نماذج السيارات التي تعمل بالطاقة الشمسية
• قارب كهربائي
• سيارة مُجمّعة
• المُنجز الهادئ
• قائمة الدراجات ثلاثية العجلات المزودة بمحرك
• قائمة المنتجات التي تعمل بالطاقة الشمسية

• https://scientificgems.wordpress.com/solar-racing/american-solar-challenge-2018/