المركبة الشمسية هي عبارة عن سيارة كهربائية تعمل بالطاقة بشكل كامل أو كبير عن طريق الطاقة الشمسية المباشرة. عادة ، الخلايا الكهروضوئية (PV) الموجودة في الألواح الشمسية تحول طاقة الشمس مباشرة إلى طاقة كهربائية. مصطلح “السيارة الشمسية” يعني عادة أن الطاقة الشمسية تستخدم لتشغيل أو جزء من دفع السيارة. الطاقة الشمسية يمكن أن تستخدم أيضا لتوفير الطاقة للاتصالات أو الضوابط أو غيرها من الوظائف المساعدة.

لا تُباع المركبات التي تعمل بالطاقة الشمسية كأجهزة نقل عملية يومية في الوقت الحاضر ، ولكنها في الأساس مركبات عرض وممارسات هندسية ، غالباً ما ترعاها الوكالات الحكومية. ومع ذلك ، فإن المركبات التي تعمل بالطاقة الشمسية غير مباشرة منتشرة على نطاق واسع والقوارب الشمسية متاحة تجاريا.

أرض

السيارات الشمسية
تعتمد السيارات الشمسية على الخلايا الكهروضوئية لتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء لتشغيل المحركات الكهربائية. على عكس الطاقة الحرارية الشمسية التي تحول الطاقة الشمسية إلى حرارة ، تقوم الخلايا الكهروضوئية بتحويل أشعة الشمس مباشرة إلى كهرباء.

إن تصميم السيارة الشمسية محدود للغاية بسبب كمية الطاقة الداخلة في السيارة. تم بناء سيارات الطاقة الشمسية لسباقات السيارات الشمسية وكذلك للاستخدام العام قائمة السيارات النموذجية التي تعمل بالطاقة الشمسية. حتى أفضل الخلايا الشمسية لا يمكنها جمع سوى طاقة وطاقة محدودة على مساحة سطح السيارة. هذا يحد من السيارات الشمسية إلى أجسام مركبة خفيفة الوزن لتوفير الوزن. تفتقر السيارات الشمسية إلى مزايا السلامة والراحة للمركبات التقليدية. تم بناء أول سيارة عائلية تعمل بالطاقة الشمسية في عام 2013 من قبل الطلاب في هولندا. هذه المركبة قادرة على 550 ميل على شحنة واحدة أثناء أشعة الشمس. وهو يزن 850 رطلاً ويحتوي على مجموعة شمسية بقدرة 1.5 كيلو واط. يجب أن تكون المركبات الشمسية خفيفة وفعالة. 3،000 رطل أو حتى 2000 رطل من المركبات أقل عملية. وكسر ستيلا لوكس ، سلف ستيلا ، رقما قياسيا مع مجموعة شحن واحدة 932 ميل. يحاول الهولنديون تسويق هذه التكنولوجيا. خلال السباقات ستيلا لوكس قادرة على 700 ميلا خلال النهار. في 45 ميلا في الساعة ستيلا لوكس لديها مجموعة لانهائية. هذا مرة أخرى بسبب الكفاءة العالية بما في ذلك معامل السحب من .16. لن يحتاج أفراد العائلة العاديين الذين لا يقودون أكثر من 200 ميل في اليوم أبدًا إلى الشحن من محطات الكهرباء الرئيسية. كانوا فقط في سد العجز إذا أرادوا إعادة الطاقة إلى الشبكة. وكثيرا ما تكون السيارات الشمسية مزودة بمقاييس و / أو أجهزة القياس اللاسلكية ، لمراقبة استهلاك الطاقة في السيارة بعناية ، واحتجاز الطاقة الشمسية وغيرها من المعايير. ويفضل عادة القياس اللاسلكي عن بعد لأنه يحرر السائق للتركيز على القيادة ، والتي يمكن أن تكون خطرة في سيارة صغيرة وخفيفة الوزن. تم تصميم وهندسة نظام الطاقة الشمسية الكهربائية كسهاز تثبيت متكامل سهل التركيب (من 2 إلى 3 ساعات) مع وحدة شمسية مصبوبة بفتحة منخفضة مخصصة ، وحزمة بطارية إضافية ونظام تحكم في شحن معتمد.

وكبديل لذلك ، يمكن للمركبة الكهربائية التي تعمل بالبطارية استخدام مصفوفة شمسية لإعادة الشحن ؛ قد يتم توصيل الصفيف بشبكة التوزيع الكهربائية العامة.

الحافلات الشمسية
يتم دفع الحافلات الشمسية بواسطة الطاقة الشمسية ، يتم جمع كل أو جزء منها من منشآت الألواح الشمسية الثابتة. حافلة Tindo هي حافلة شمسية 100٪ تعمل كخدمة نقل عام مجانية في مدينة Adelaide كمبادرة لمجلس المدينة. وقد تم إنشاء خدمات الحافلات التي تستخدم الحافلات الكهربائية التي تعمل جزئياً بألواح شمسية مثبتة على سطح الحافلة ، بهدف تقليل استهلاك الطاقة وإطالة دورة حياة البطارية القابلة لإعادة الشحن للحافلة الكهربائية ، في الصين.

يجب تمييز الحافلات الشمسية عن الحافلات التقليدية التي يتم فيها تشغيل الطاقة الكهربائية للحافلة مثل الإضاءة أو التدفئة أو التكييف ، ولكن ليس الدفع نفسه ، بواسطة الطاقة الشمسية. هذه الأنظمة أكثر انتشارًا لأنها تسمح لشركات الحافلات بتطبيق لوائح محددة ، على سبيل المثال قوانين مكافحة التباطؤ المعمول بها في العديد من الولايات الأمريكية ، ويمكن إعادة تجهيزها إلى بطاريات السيارات الحالية دون تغيير المحرك التقليدي.

المركبات ذات المسار الواحد
كانت أول “سيارات” تعمل بالطاقة الشمسية عبارة عن دراجات ثلاثية العجلات أو دراجات رباعية القوائم مبنية بتكنولوجيا الدراجات. كانت تسمى سولاربيلز في السباق الأول للطاقة الشمسية ، Tour de Sol في سويسرا عام 1985. مع 72 مشاركًا ، استخدم نصفهم الطاقة الشمسية حصريًا بينما استخدم النصف الآخر الهجينة التي تعمل بالطاقة الشمسية. تم بناء عدد قليل من الدراجات الشمسية الحقيقية ، إما بسقف شمسي كبير ، أو لوحة خلفية صغيرة ، أو مقطورة مزودة بلوحة شمسية. تم بناء دراجات شمسية أكثر عملية بعد ذلك باستخدام ألواح قابلة للطي يتم إعدادها فقط أثناء وقوف السيارات. حتى في وقت لاحق تركت الألواح في المنزل ، وتغذى في التيار الكهربائي ، والدراجات المحملة من أنابيب. اليوم ، تتوفر دراجات كهربائية عالية التطور ، وتستخدم هذه الطاقة القليل من الطاقة بحيث لا تكلفك الكثير لشراء ما يكافئه من الطاقة الشمسية. تطورت “الطاقة الشمسية” من الأجهزة الفعلية إلى نظام المحاسبة غير المباشر. نفس النظام يعمل أيضا للدراجات النارية الكهربائية ، والتي تم تطويرها أيضا لأول مرة ل Tour de Sol.

تطبيقات
كانت سيارة Venturi Astrolab في عام 2006 أول سيارة هجائية كهربائية-شمسية تجارية في العالم ، وكان من المقرر أن يتم إطلاقها في يناير 2008.

في مايو 2007 ، قامت شراكة بين الشركات الكندية بقيادة Hymotion بتغيير سيارة تويوتا بريوس لاستخدام الخلايا الشمسية لتوليد ما يصل إلى 240 واط من الطاقة الكهربائية في ضوء الشمس الكامل. يتم الإبلاغ عن هذا على أنه يسمح بنطاق إضافي يصل إلى 15 كم في يوم صيفي مشمس أثناء استخدام المحركات الكهربائية فقط.

قام مخترع من ميشيغان ، الولايات المتحدة الأمريكية ببناء سكوتر كهربائي قانوني مرخص ومؤمن عليه وشهري في عام 2005. كان له سرعة قصوى تم التحكم فيها أكثر من 30 ميل في الساعة ، واستخدم الألواح الشمسية المطوية لشحن البطاريات أثناء الانتظار.

الطاقة المساعدة
تستخدم وحدات الطاقة الضوئية تجارياً كوحدات طاقة مساعدة على سيارات الركاب من أجل تهوية السيارة ، مما يقلل من درجة حرارة مقصورة الركاب أثناء وقوفها في الشمس. تحتوي مركبات مثل Prius 2010 و Aptera 2 و Audi A8 و Mazda 929 على فتحة سقف شمسية لأغراض التهوية.

مساحة الوحدات الضوئية اللازمة لتشغيل سيارة ذات تصميم تقليدي أكبر من أن تحمل على متنها. تم بناء سيارة نموذجية ومقطورة Solar Taxi. وفقا للموقع الإلكتروني ، فإنه قادر على 100 كم / يوم باستخدام 6m2 من خلايا السيليكون البلورية القياسية. يتم تخزين الكهرباء باستخدام بطارية النيكل / الملح. ومع ذلك ، يمكن استخدام نظام ثابت مثل لوحة شمسية على السطح لشحن السيارات الكهربائية التقليدية.

ومن الممكن أيضًا استخدام الألواح الشمسية لتوسيع نطاق سيارة هجينة أو كهربائية ، كما هو مدمج في Fisker Karma ، والمتاحة كخيار في Chevy Volt ، على غطاء محرك السيارة وسقف تعديلات “Destiny 2000” من بونتياك فييوس ، Italdesign Quaranta، Free Drive EV Solar Bug ، والعديد من المركبات الكهربائية الأخرى ، على حد سواء المفهوم والإنتاج. في مايو 2007 ، أضافت شراكة من الشركات الكندية بقيادة Hymotion خلايا ضوئية إلى Prius تويوتا لتوسيع النطاق. تطالب SEV بـ 20 ميلاً في اليوم من الوحدة المدمجة 215 وات المركبة على سقف السيارة وبطارية 3 كيلووات ساعة إضافية.

في 9 يونيو 2008 ، أعلن الرئيسان الألماني والفرنسي عن خطة لتقديم ائتمان بقيمة 6-8 جم / كم من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون للسيارات المزودة بتقنيات “لم يتم أخذها في الاعتبار خلال دورة القياس القياسية لانبعاثات سيارة”. وقد أدى هذا إلى تكهنات بأن الألواح الكهروضوئية قد يتم اعتمادها على نطاق واسع على السيارات في المستقبل القريب

كما أنه من الممكن تقنيًا استخدام التقنية الكهروضوئية (على وجه التحديد ، تقنية thermophotovoltaic (TPV)) لتوفير طاقة دافعة للسيارة. يستخدم الوقود لتسخين الباعث. يتم تحويل الأشعة تحت الحمراء الناتجة إلى كهرباء بواسطة خلية PV منخفضة الفجوة (على سبيل المثال GaSb). تم بناء نموذج أولي من سيارة TPV الهجينة. كانت “فايكنغ 29” أول سيارة تعمل بالطاقة الشمسية (TPV) تعمل بالطاقة الحرارية في العالم ، تم تصميمها وبناؤها من قبل معهد أبحاث السيارات (VRI) في جامعة غرب واشنطن. يجب زيادة الكفاءة وتناقص التكلفة لجعل TPV منافسًا لخلايا الوقود أو محركات الاحتراق الداخلي.

النقل السريع الشخصية
تتضمن العديد من مفاهيم النقل السريع الشخصية (PRT) الألواح الكهروضوئية.

سكة حديدية
تقدم السكك الحديدية خيار مقاومة متدحرجة منخفضة من شأنه أن يفيد في الرحلات والتوقفات المخطط لها. تم اختبار الألواح الكهروضوئية كوحدات APU على المخازن الإيطالية في إطار مشروع EU.PVTRAIN. تتجنب التغذية المباشرة لشبكة DC الفواقد خلال DC لتحويل AC. لا يمكن العثور على شبكات التيار المستمر إلا في وسائل النقل التي تعمل بالطاقة الكهربائية: السكك الحديدية والترام والترولي باصات. وقدر تحويل DC من الألواح الكهروضوئية إلى التيار المتناوب الشبكة (AC) أن يسبب حوالي 3 ٪ من الكهرباء التي تضيع.

وخلصت شركة PVTrain إلى أن معظم الفوائد على الطاقة الكهروضوئية في النقل بالسكك الحديدية كانت على سيارات الشحن حيث تتيح الطاقة الكهربائية على متنها وظائف جديدة:

GPS أو أجهزة تحديد المواقع الأخرى ، وذلك لتحسين استخدامها في إدارة الأسطول وكفاءته.
أقفال كهربائية ، وشاشة فيديو ونظام تحكم عن بعد للسيارات ذات الأبواب المنزلقة ، وذلك لتقليل مخاطر السرقة على البضائع القيمة.
الفرامل ABS ، والتي من شأنها رفع السرعة القصوى لسيارات الشحن إلى 160 كم / ساعة ، وتحسين الإنتاجية.

قام خط قياس ضيق Kismaros – Királyrét بالقرب من بودابست ببناء سكة حديدية تعمل بالطاقة الشمسية تسمى “فيلي”. وبسرعة قصوى تبلغ 25 كم / ساعة ، يتم تشغيل “فيلي” بمحركين بقوة 7 كيلوواط قادر على الكبح التجديدي ويتم تشغيله بـ 9.9 م 2 من الألواح الكهروضوئية. يتم تخزين الكهرباء في بطاريات على متن الطائرة. بالإضافة إلى الألواح الشمسية على متن الطائرة ، هناك إمكانية لاستخدام لوحات ثابتة (خارج اللوحة) لتوليد الكهرباء خصيصا للاستخدام في النقل.

كما تم بناء عدد قليل من المشاريع التجريبية في إطار مشروع “Heliotram” ، مثل مستودعات الترام في هانوفر Leinhausen وجنيف (Bachet de Pesay). وضخ الموقع الذي تبلغ كلفته 150 كيلو وات في العاصمة 600 فولت تيار مباشر في شبكة الترام / التروليبكة الكهربائية التي توفر حوالي 1٪ من الكهرباء التي تستخدمها شبكة النقل في جنيف عند افتتاحها في عام 1999. في 16 ديسمبر 2017 تم إطلاق قطار يعمل بالطاقة الشمسية بالكامل في نيو جنوب ويلز ، أستراليا. يتم تشغيل القطار باستخدام الألواح الشمسية على متن الطائرة وبطاريات قابلة للشحن على متن الطائرة. وتبلغ سعته 100 راكب لمسافة 3 كيلومترات.

في الآونة الأخيرة ، أعلنت كل من إمبريال كوليدج لندن والهيئة الخيرية البيئية 10:10 عن مشروع “قوة الجر القابل للتجديد” للتحقيق في استخدام الألواح الشمسية بجانب القطارات. وفي الوقت نفسه ، أعلنت السكك الحديدية الهندية عن نيتها لاستخدام الطاقة الكهروضوئية في تشغيل أنظمة تكييف الهواء في حافلات السكك الحديدية. كما أعلنت شركة Indian Railways أنها ستجري تجربة تجريبية بحلول نهاية مايو 2016. وهي تأمل في أن يصل معدل 90،800 لتر سيتم توفير وقود الديزل لكل قطار على أساس سنوي ، وهذا بدوره يؤدي إلى تقليل 239 طنًا من ثاني أكسيد الكربون.

ماء
كانت القوارب التي تعمل بالطاقة الشمسية مقتصرة بشكل رئيسي على الأنهار والقنوات ، ولكن في عام 2007 طوفًا تجريبيًا بطول 14 مترًا ، أبحرت Sun21 المحيط الأطلسي من إشبيلية إلى ميامي ، ومن هناك إلى نيويورك. كان أول معبر للأطلسي يعمل بالطاقة الشمسية فقط.

وقال أكبر خط ملاحي في اليابان نيبون يوسن كيه.كيه وشركة نيبون أويل كوربوريشن إن الألواح الشمسية القادرة على توليد 40 كيلووات من الكهرباء ستوضع فوق سفينة حاملة للسيارات قوتها 60213 طنا لتستخدمها تويوتا موتور كوربوريشن.

في عام 2010 ، تم كشف النقاب عن Tûranor PlanetSolar ، وهو بطول 30 متر وطول 15.2 متر من طوف كاتاماران مدعوم بـ 470 متر مربع من الألواح الشمسية. إنه حتى الآن أكبر قارب يعمل بالطاقة الشمسية على الإطلاق. في عام 2012 ، أصبحت PlanetSolar أول سيارة كهربائية تعمل بالطاقة الشمسية لتبحر حول العالم.

تم تقديم العديد من أنظمة العرض. الغريب ، لا شيء بعد يستفيد من كسب الطاقة الضخمة التي ستجلبها مياه التبريد.

تحد كثافة الطاقة المنخفضة للألواح الشمسية الحالية من استخدام السفن التي تعمل بالطاقة الشمسية ، ومع ذلك تعتمد القوارب التي تستخدم الأشرعة (التي لا تولد الكهرباء على خلاف محركات الاحتراق) على طاقة البطارية للأجهزة الكهربائية (مثل التبريد والإضاءة والاتصالات). هنا أصبحت الألواح الشمسية رائجة لإعادة شحن البطاريات لأنها لا تحدث ضوضاء وتتطلب الوقود وغالباً ما يمكن إضافتها بسلاسة إلى المساحة الموجودة على سطح السفينة.

هواء
يمكن للسفن الشمسية الرجوع إلى المناطيد التي تعمل بالطاقة الشمسية أو الطائرات الهجينة.

هناك اهتمام عسكري كبير بالمركبات الجوية بدون طيار (UAVs) ؛ إن الطاقة الشمسية ستمكنهم من البقاء عالياً لأشهر ، لتصبح وسيلة أرخص بكثير للقيام ببعض المهام التي تقوم بها اليوم الأقمار الصناعية. في سبتمبر 2007 ، تم الإبلاغ عن أول رحلة ناجحة لـ 48 ساعة تحت قوة ثابتة لطائرة بدون طيار. من المحتمل أن يكون هذا أول استخدام تجاري للخلايا الكهروضوئية أثناء الطيران.

وقد تم بناء العديد من الطائرات الشمسية المظاهرة ، وبعض من أفضل المعروفة من قبل AeroVironment.

الطائرات الشمسية المأهولة
Gossamer Penguin ،
Solar Challenger – حلقت هذه الطائرة على بعد 163 ميلاً (262 كم) من باريس ، فرنسا إلى إنجلترا على الطاقة الشمسية.
SUNSEEKER
سولار إمبلس – طائرتان بمقعد واحد ، والثانية تدوران حول الأرض. استكملت الطائرة الأولى رحلة تجريبية مدتها 26 ساعة في سويسرا في 8-9 يوليو 2010. تم نقل الطائرة إلى ارتفاع يقارب 28،000 قدم (8،500 متر) بواسطة أندريه بورشبيرج. طار بين عشية وضحاها باستخدام طاقة البطارية. أما الطائرة الثانية ، وهي أكبر وأقوى قليلاً ، فقد أقلعت من أبوظبي في عام 2015 ، ثم طارت باتجاه الهند ثم شرقاً عبر آسيا. ومع ذلك ، بعد تعرضه للسخونة الزائدة للبطارية ، اضطر إلى التوقف في هاواي خلال فصل الشتاء. في أبريل 2016 ، استأنفت رحلتها ، وأكملت رحلاتها حول العالم ، عائدة إلى أبو ظبي في 26 يوليو 2016.
SolarStratos – تهدف الطائرة الشمسية الستراتوسفيرية ذات المقعدين إلى الصعود إلى الفضاء.
المناطيد المهجنة
تعمل شركة مقرها أستراليا في مشروع لتطوير رافعة هوائية تسمى SkyLifter ، وهي “طائرة بيك آب وطائرة تسليم” قادرة على رفع ما يصل إلى 150 طناً.

وتقوم شركة كنديش إنك ، وهي شركة كندية ناشئة ، بتطوير طائرات هجينة تعمل بالطاقة الشمسية ويمكن تشغيلها على الطاقة الشمسية وحدها. وتتمثل الفكرة في إنشاء منصة قابلة للتطبيق يمكنها السفر إلى أي مكان في العالم لتوصيل الإمدادات الطبية الباردة وغيرها مما يستلزم وجود مواقع في إفريقيا وشمال كندا دون الحاجة إلى أي نوع من الوقود أو البنية التحتية. الأمل هو أن التطورات التكنولوجية في الخلايا الشمسية ومساحة السطح الكبيرة التي يوفرها المنطاد الهجين كافية لصنع طائرة تعمل بالطاقة الشمسية. بعض الملامح الرئيسية للحلقة الشمسية هي أنها يمكن أن تطير على الرفع الأيروديناميكي وحده دون أي غاز رفع ، [وليس في الاقتباس المعطى] والخلايا الشمسية إلى جانب الحجم الكبير للمظروف تسمح بإعادة تشكيل المنطاد المهجن إلى مأوى متنقل يمكن إعادة شحن البطاريات والمعدات الأخرى.

يعتبر Hunt GravityPlane (لا ينبغي الخلط بينه وبين طائرة الجاذبية الأرضية) طائرة شراعية مقترحة تعمل بالطاقة الجاذبية بواسطة Hunt Aviation في الولايات المتحدة الأمريكية. كما أن لديها أجنحة aerofoil ، وتحسين نسبة السحب والسحب وجعلها أكثر كفاءة. يتطلب GravityPlane حجمًا كبيرًا للحصول على نسبة كبيرة من الوزن إلى الوزن لدعم بنية الجناح هذه ، ولم يتم بعد إنشاء أي مثال. على عكس طائرة شراعية تعمل بالطاقة ، لا تستهلك GravityPlane الطاقة أثناء مرحلة تسلق الطائرة. ومع ذلك ، فإنها تستهلك الطاقة عند النقاط التي تغير فيها طفوها بين القيم الإيجابية والسلبية. يدعي مطاردة أن هذا يمكن مع ذلك تحسين كفاءة الطاقة من الحرفية ، على غرار كفاءة الطاقة المحسنة من الطائرات الشراعية تحت الماء على الطرق التقليدية للدفع. يقترح هانت أن الاستهلاك المنخفض للطاقة يجب أن يسمح للحرفة بالحصول على طاقة كافية للبقاء في الأعلى لأجل غير مسمى. النهج التقليدي لهذا الشرط هو استخدام الألواح الشمسية في الطائرات التي تعمل بالطاقة الشمسية. اقترحت هانت نهجين بديلين. واحد هو استخدام توربينات الرياح وحصاد الطاقة من تدفق الهواء الذي تولده الحركة الانزلاقية ، والآخر هو دورة حرارية لاستخراج الطاقة من الاختلافات في درجة حرارة الهواء على ارتفاعات مختلفة.

طائرات بدون طيار
باثفايندر وباثفايندر بلاس – أثبتت الطائرة بدون طيار أن الطائرة يمكن أن تظل عاليا لفترة ممتدة من الوقت تغذيها الطاقة الشمسية بحتة.
هيليوس – المستمدة من باثفايندر بلاس ، هذه الطائرة التي تعمل بالطاقة الشمسية وخلية الوقود التي تعمل بالوقود وضعت رقمًا قياسيًا عالميًا للطائرة عند 96،863 قدمًا (29،524 مترًا).
Zephyr – التي بناها Qinetiq ، هذه الطائرة بدون طيار وضعت الرقم القياسي العالمي غير الرسمي لأطول مدة الرحلة بدون طيار في أكثر من 82 ساعة في 31 يوليو 2008. بعد 15 يوم فقط من رحلة Solar Impulse المذكورة أعلاه ، في 23 يوليو 2010 ، Zephyr ، مركبة جوية خفيفة الوزن بدون طيار هندستها شركة الدفاع QinetiQ المملكة المتحدة ، ادعى سجل التحمل لمركبة جوية غير مأهولة. طارت في سماء أريزونا لأكثر من أسبوعين (336 ساعة). كما ارتفع إلى أكثر من 70.700 قدم (21.5 كم).
نجحت الطائرات بدون طيار المصممة والمصنعة في الصين في الوصول إلى ارتفاع 20000 متر خلال رحلة تجريبية في المناطق الشمالية الغربية للبلاد. تم تسميته “Caihong” (CH) ، أو “Rainbow” باللغة الإنجليزية ، وتم تطويره بواسطة فريق بحث من CASC.
المشاريع المستقبلية
تم تطوير شركة Phasa-35 للطائرات الشاهقة ذات الارتفاعات العالية للطاقة الشمسية من قبل شركة BAE Systems & Aerospace Technology Prismatic للرحلات التجريبية في عام 2019.
تهدف شركة Titan Aerospace التي اشترتها Google إلى تطوير الطائرة بدون طيار (Solar UAV) ، ولكن يبدو أن المشروع قد تم التخلي عنه
Sky-Sailor (تهدف إلى رحلة المريخ)
مختلف مشاريع المنطاد الشمسي ، مثل “Air Altitude Airship” التابعة لشركة لوكهيد مارتن

الفراغ

مركبة فضائية تعمل بالطاقة الشمسية
وكثيرا ما تستخدم الطاقة الشمسية لتزويد الطاقة للأقمار الصناعية والمركبات الفضائية العاملة في النظام الشمسي الداخلي لأنها يمكن أن تزود بالطاقة لفترة طويلة دون زيادة كتلة الوقود. يحتوي القمر الصناعي للاتصالات على أجهزة إرسال لاسلكية متعددة تعمل باستمرار طوال حياته. سيكون من غير الاقتصادي تشغيل مثل هذه المركبة (التي قد تكون في المدار لسنوات) من البطاريات الأولية أو خلايا الوقود ، والتزود بالوقود في المدار غير عملي. ولا تستخدم الطاقة الشمسية عموماً لتعديل موضع الساتل ، ومع ذلك ، فإن العمر النافع لساتل الاتصالات سيكون محدوداً بإمدادات الوقود التي تحتفظ بها المحطة.

مركبة فضائية تعمل بالطاقة الشمسية
استخدم عدد قليل من المركبات الفضائية التي تعمل داخل مدار المريخ الطاقة الشمسية كمصدر للطاقة لنظام الدفع الخاص بهم.

تستخدم جميع المركبات الفضائية الحالية التي تعمل بالطاقة الشمسية الألواح الشمسية بالتزامن مع الدفع الكهربائي ، وهي محركات أيون نموذجية حيث أن هذا يعطي سرعة عادم عالية للغاية ، ويقلل من دفع الوقود فوق الصاروخ بأكثر من عشرة أضعاف. وبما أن الدافع هو عادة أكبر كتلة على العديد من المركبات الفضائية ، فإن هذا يقلل من تكاليف الإطلاق.

ومن بين المقترحات الأخرى الخاصة بالمركبات الفضائية الشمسية التدفئة الحرارية الشمسية للوقود ، وعادة ما يتم اقتراح الهيدروجين أو المياه في بعض الأحيان. يمكن استخدام حبل كهربائي ديناميكي لتغيير اتجاه القمر الصناعي أو ضبط مداره.

مفهوم آخر للدفع الشمسي في الفضاء هو الشراع الخفيف. هذا لا يتطلب تحويل الضوء إلى طاقة كهربائية ، بدلاً من ذلك يعتمد مباشرة على ضغط الإشعاع الصغير والمستمر للضوء.

استكشاف الكواكب
ربما كانت أنجح المركبات التي تعمل بالطاقة الشمسية هي “المركبات” المستخدمة لاستكشاف سطوح القمر والمريخ. استخدم برنامج Lunokhod عام 1977 و 1997 Pathfinder المريخ الطاقة الشمسية لدفع المركبات التي يتم التحكم فيها عن بعد. تجاوزت فترة التشغيل لهذه المركبات الفضائية حدود القدرة على التحمل التي كان من الممكن فرضها ، لو تم تشغيلها على الوقود التقليدي.

سيارة كهربائية مع مساعدة الطاقة الشمسية
وأبحر حول العالم مشروع سويسري يسمى “سولارتاكسي”. هذه هي المرة الأولى في التاريخ التي تنتقل فيها السيارات الكهربائية (وليس المركبة الشمسية ذاتية الاكتفاء) حول العالم ، وتغطي 50000 كلم في 18 شهرًا وتعبر 40 دولة. إنها سيارة كهربائية جديرة بالسيارات تنقل مقطورة مزودة بألواح شمسية ، تحمل مجموعة شمسية مساحتها 6 متر مربع. يحتوي Solartaxi على بطاريات Zebra ، والتي تسمح بطول 400 كم دون إعادة الشحن. يمكن أن تدور السيارة 200 كم بدون المقطورة. أقصى سرعة لها هي 90 كم / ساعة. تزن السيارة 500 كجم وتزن المقطورة 200 كجم. وفقا للمدير والمدير جولة لويس بالمر ، يمكن إنتاج السيارة في الإنتاج الضخم لمدة 16000 يورو. قام سولارتاكسي بجولة في العالم من يوليو 2007 حتى ديسمبر 2008 لإظهار أن الحلول لوقف الاحترار العالمي متاحة وتشجيع الناس على متابعة بدائل الوقود الأحفوري. يقترح بالمر الموقع الأكثر اقتصادا للألواح الشمسية لسيارة كهربائية هو على أسطح المباني على الرغم من ذلك ، يشبه إلى وضع المال في أحد البنوك في مكان واحد وسحبها في مكان آخر.

الطاقة الشمسية الكهربائية تضيف خلايا شمسية محدبة إلى سقف السيارات الكهربائية الهجينة.

المكونات في السيارات الهجينة والشمسية
إن البديل المثير للإهتمام للسيارة الكهربائية هو السيارة الهجينة الثلاثية – وهي PHEV التي تحتوي على الألواح الشمسية أيضًا للمساعدة.

يحتوي طراز تويوتا بريوس 2010 على خيار لتركيب الألواح الشمسية على السطح. أنها قوة نظام تهوية أثناء الوقوف للمساعدة في توفير التبريد. هناك العديد من التطبيقات من الخلايا الكهروضوئية في النقل إما من أجل الطاقة المحركة أو كوحدات طاقة مساعدة ، خاصة عندما تكون متطلبات الوقود أو الصيانة أو الانبعاثات أو الضجيج تمنع محركات الاحتراق الداخلي أو خلايا الوقود. نظرًا للمساحة المحدودة المتوفرة على كل سيارة ، تكون السرعة أو المدى أو كلاهما محدودًا عند استخدامها لقوة دافعة.

محددات
هناك حدود لاستخدام الخلايا الكهروضوئية (PV) للمركبات:

كثافة الطاقة: الطاقة من مجموعة شمسية محدودة بحجم السيارة والمنطقة التي يمكن أن تتعرض لأشعة الشمس. كما يمكن التغلب على ذلك عن طريق إضافة مسطح وربطه بالسيارة وهذا يعطي مساحة أكبر للألواح لتزويد السيارة بالطاقة. في حين يمكن تجميع الطاقة في البطاريات لتقليل الطلب على الذروة في المصفوفة وتوفير التشغيل في ظروف غير مشمسة ، فإن البطارية تضيف وزناً وتكلفة للسيارة. يمكن التخفيف من حد الطاقة عن طريق استخدام السيارات الكهربائية التقليدية التي يتم تزويدها بالطاقة الشمسية (أو غيرها) ، والتي يتم إعادة شحنها من الشبكة الكهربائية.

التكلفة: على الرغم من أن ضوء الشمس مجاني ، فإن إنشاء الخلايا الكهروضوئية لالتقاط ضوء الشمس هذا باهظ الثمن. تتناقص تكاليف الألواح الشمسية باطراد (تخفيض التكلفة بنسبة 22 ٪ لكل مضاعفة حجم الإنتاج).

اعتبارات التصميم: على الرغم من أن ضوء الشمس ليس له عمر ، فإن الخلايا الكهروضوئية تفعل ذلك. عمر وحدة الطاقة الشمسية ما يقرب من 30 عاما. غالبًا ما تأتي الخلايا الكهروضوئية القياسية بضمان بنسبة 90٪ (من الطاقة الاسمية) بعد 10 سنوات و 80٪ بعد 25 عامًا. من غير المحتمل أن تتطلب تطبيقات الهاتف المحمول عمرًا طالما تم إنشاء مجمعات الطاقة الشمسية الكهروضوئية المدمجة. الألواح الكهروضوئية الحالية مصممة في الغالب للتركيبات الثابتة. ومع ذلك ، لتحقيق النجاح في تطبيقات الهاتف المحمول ، يجب تصميم الألواح الكهروضوئية لتحمل الاهتزازات. أيضا ، الألواح الشمسية ، وخاصة تلك التي تحتوي على الزجاج ، لها وزن كبير. لكي تكون إضافتها ذات قيمة ، يجب أن توفر الألواح الشمسية طاقة مكافئة أو أكبر من الطاقة المستهلكة لدفع وزنها.