Ein Solarauto ist ein Solarfahrzeug, das für den Landtransport verwendet wird. Solarautos werden normalerweise nur mit Strom von der Sonne betrieben, obwohl einige Modelle diese Leistung mit einer Batterie ergänzen oder Sonnenkollektoren verwenden, um Batterien aufzuladen oder Hilfssysteme für ein Auto zu betreiben, das hauptsächlich Batteriestrom verbraucht.

Solarautos kombinieren Technologien, die typischerweise in der Luftfahrt-, Fahrrad-, alternativen Energie- und Automobilindustrie verwendet werden. Das Design eines Solarfahrzeugs wird durch den Energieeintrag in das Fahrzeug stark eingeschränkt. Die meisten Solarautos wurden für Solar-Autorennen gebaut. Einige Prototypen wurden für den öffentlichen Gebrauch entwickelt, obwohl keine Autos, die hauptsächlich von der Sonne angetrieben werden, im Handel erhältlich sind.

Solarautos sind auf eine Solaranlage angewiesen, die Photovoltaikzellen (PV-Zellen) nutzt, um Sonnenlicht in Elektrizität umzuwandeln. Im Gegensatz zu Solarthermie, die Sonnenenergie in Wärme umwandelt, wandeln PV-Zellen Sonnenlicht direkt in Elektrizität um. Wenn Sonnenlicht (Photonen) auf PV-Zellen trifft, regen sie Elektronen an und lassen sie fließen, wodurch ein elektrischer Strom entsteht. PV-Zellen bestehen aus Halbleitermaterialien wie Silizium und Legierungen aus Indium, Gallium und Stickstoff. Kristallines Silizium ist das am häufigsten verwendete Material und hat einen Wirkungsgrad von 15-20%.

Geschichte
Das erste Modell Solarauto erfunden war ein winziges 15-Zoll-Fahrzeug von General Motors Mitarbeiter, William G. Cobb erstellt. Genannt es das Sunmobile, zeigte er es 1955 bei der Chicago, Powerama Convention. Es bestand aus 12 Selen-Solarzellen und einem kleinen Elektromotor.

Solar-Array
Die Solaranlage besteht aus Hunderten von Solarzellen, die Sonnenlicht in Elektrizität umwandeln. Um ein Array zu konstruieren, werden PV-Zellen zusammengelegt, um Module zu bilden, die zu einem Array zusammengefügt werden. Die größeren Arrays können mehr als 2 Kilowatt (2,6 PS) produzieren.

Die Solaranlage kann auf sechs Arten montiert werden:

horizontal. Diese am häufigsten verwendete Anordnung liefert die meiste Gesamtleistung während des größten Teils des Tages in niedrigen Breiten oder Sommern höherer Breiten und bietet wenig Interaktion mit dem Wind. Horizontale Arrays können integriert sein oder in Form eines freien Baldachins vorliegen.
vertikal. Diese Anordnung wird manchmal in frei stehenden oder integrierten Segeln gefunden, um Windenergie zu nutzen. Nützliche Sonnenenergie ist auf Morgen, Abend oder Winter begrenzt und wenn das Fahrzeug in die richtige Richtung zeigt.
einstellbar. Freie Solar-Arrays können oft um die Bewegungsachse gekippt werden, um die Leistung zu erhöhen, wenn die Sonne niedrig und gut zur Seite ist. Eine Alternative ist, das gesamte Fahrzeug zu kippen, wenn es geparkt ist. Zweiachsige Verstellung findet nur bei Seefahrzeugen statt, bei denen der aerodynamische Widerstand von geringerer Bedeutung ist als bei Straßenfahrzeugen.
integriert. Einige Fahrzeuge decken jede verfügbare Oberfläche mit Solarzellen ab. Einige der Zellen befinden sich in einem optimalen Winkel, während andere schattiert sind.
Anhänger. Solar-Anhänger sind besonders nützlich, um bestehende Fahrzeuge mit geringer Stabilität, z. B. Fahrräder, nachzurüsten. Einige Anhänger enthalten auch die Batterien und andere auch den Antriebsmotor.
Fernbedienung. Durch Anbringen der Solaranordnung an einer stationären Stelle anstelle des Fahrzeugs kann die Leistung maximiert und der Widerstand minimiert werden. Die virtuelle Netzverbindung verursacht jedoch mehr elektrische Verluste als bei echten Solarfahrzeugen und die Batterie muss größer sein.

Die Wahl der Geometrie der Solaranlage beinhaltet eine Optimierung zwischen Leistungsabgabe, aerodynamischem Widerstand und Fahrzeugmasse sowie praktische Überlegungen. Zum Beispiel gibt eine freie horizontale Kappe 2-3 mal die Oberfläche eines Fahrzeugs mit integrierten Zellen, aber bietet eine bessere Kühlung der Zellen und Verschattung der Fahrer. Es gibt auch dünne flexible Solar-Arrays in der Entwicklung.

Solar-Arrays auf Solar-Autos sind sehr unterschiedlich montiert und gekapselt von stationären Solar-Arrays. Solar-Arrays auf Solar-Autos sind in der Regel mit industriellen doppelseitigen Klebeband direkt auf der Karosserie montiert. Die Arrays sind mit dünnen Tedlar-Schichten gekapselt.

Einige Solarautos verwenden Galliumarsenid-Solarzellen mit Wirkungsgraden von etwa dreißig Prozent. Andere Solarautos verwenden Silizium-Solarzellen mit Wirkungsgraden von etwa zwanzig Prozent.

Batterien
Das Batteriepaket in einem typischen Solarauto reicht aus, um das Auto 400 km ohne Sonne fahren zu lassen, und erlaubt es dem Auto, kontinuierlich mit Geschwindigkeiten von 97 km / h zu fahren.

Motoren
Die Motoren in Solar-Autos in der Regel etwa 2 oder 3 PS, aber experimentelle leichte Solarautos können die gleiche Geschwindigkeit wie ein typisches Familienauto (100 Stundenkilometer (160 km / h)) zu erreichen.

Telemetrie
Damit das Auto reibungslos läuft, muss der Fahrer mehrere Anzeigen überwachen, um mögliche Probleme zu erkennen. Fahrzeuge ohne Tachometer verfügen fast immer über eine drahtlose Telemetrie, mit der das Fahrerteam den Energieverbrauch des Autos, die Erfassung der Sonnenenergie und andere Parameter überwachen kann und so den Fahrer auf das Fahren konzentrieren kann.

Rennen
Zwei Solar-Autorennen sind die World Solar Challenge und die American Solar Challenge, die von einer Vielzahl von Universitäts- und Unternehmensteams bestritten werden.

Die World Solar Challenge besteht aus einem Feld von Wettkämpfern aus aller Welt, die den australischen Kontinent über eine Distanz von 3.000 Kilometern überqueren. Die Geschwindigkeiten der Fahrzeuge haben stetig zugenommen. So führten beispielsweise die hohen Geschwindigkeiten der Teilnehmer des Rennens 2005 dazu, dass ab 2007 und 2014 auch die Regeln für Solarautos geändert wurden.

Die American Solar Challenge, früher als „North American Solar Challenge“ und „Sunrayce USA“ bekannt, besteht hauptsächlich aus College-Teams, die in regelmäßigen Abständen in den USA und Kanada fahren. Dieses Rennen änderte auch die Regeln für das letzte Rennen, da Teams die regulierten Geschwindigkeitsbegrenzungen erreichten. Die letzte American Solar Challenge fand vom 21. bis 28. Juli 2014 von Austin, Texas, nach Minneapolis, Minnesota statt.

Die Dell-Winston School Solar Car Challenge ist ein jährliches solarbetriebenes Autorennen für Schüler. Die Veranstaltung zieht Teams aus der ganzen Welt an, hauptsächlich aber von amerikanischen High Schools. Das Rennen wurde erstmals im Jahr 1995 ausgetragen. Jede Veranstaltung ist das Endprodukt eines zweijährigen Ausbildungszyklus, der vom Winston Solar Car Team ins Leben gerufen wurde. In ungeraden Jahren ist das Rennen ein Straßenkurs, der bei Dell Diamond in Round Rock, Texas beginnt; Das Ende des Kurses variiert von Jahr zu Jahr. In geraden Jahren ist das Rennen ein Bahnrennen um den Texas Motor Speedway. Dell hat die Veranstaltung seit 2002 gesponsert.

Die South African Solar Challenge ist ein episches, zweijähriges Rennen von solarbetriebenen Autos in ganz Südafrika. Die Teams müssen ihre eigenen Autos bauen, ihre eigenen Engineeringsysteme entwerfen und dieselben Maschinen durch das anspruchsvollste Terrain fahren, das Solarautos je gesehen haben. Das Rennen 2008 hat gezeigt, dass diese Veranstaltung das Interesse der Öffentlichkeit wecken kann und von der FIA die notwendige internationale Unterstützung erhält. Ende September werden alle Teilnehmer von Pretoria starten und über die N1 nach Kapstadt fahren. Dann fahren sie entlang der Küste nach Durban, bevor sie 10 Tage später auf dem Weg zurück zur Ziellinie in Pretoria auf die Böschung klettern. Im Jahr 2008 wurde die Veranstaltung von der International Solarcar Federation (ISF), der Fédération Internationale de l’Automobile (FIA) und dem World Wildlife Fund (WWF) unterstützt und ist damit das erste Solar-Rennen, das von diesen drei Organisationen unterstützt wird.

Es gibt andere Distanzrennen, wie Suzuka, Phaethon, WGC (WSR / JISFC / WSBR) und die World Solar Rally in Taiwan. Suzuka und WGC ist ein jährliches Bahnrennen in Japan und Phaethon war kurz vor den Olympischen Spielen 2004 Teil der Kulturolympiade in Griechenland.

Geschwindigkeitsrekord
Guinness World Records erkennt einen Landgeschwindigkeitsrekord für Fahrzeuge an, die nur mit Solarzellen betrieben werden. Diese Aufzeichnung wird derzeit von der Sky Ace TIGA von der Ashiya University gehalten. Der Rekord von 91.332 km / h wurde am 20. August 2014 am Shimojishima Airport in Miyakojima, Okinawa, Japan, aufgestellt. Der bisherige Rekord wurde von der University of New South Wales mit dem Auto Sunswift IV gehalten. Seine 25-Kilogramm-Batterie wurde entfernt, so dass das Fahrzeug nur durch seine Sonnenkollektoren angetrieben wurde. Der Rekord von 88,8 km / h wurde am 7. Januar 2011 auf dem Marinefliegerstützpunkt HMAS Albatross in Nowra aufgestellt und brach damit den bisherigen Rekord des General Motors Sunraycer von 78,3 Stundenkilometern. Die Aufzeichnung findet über eine fliegende 500 Meter (1.600 ft) Strecke statt und ist der Durchschnitt von zwei Läufen in entgegengesetzten Richtungen.

Autos für den öffentlichen Gebrauch
Das erste Solar-Familienauto wurde 2013 gebaut. Forscher der Case Western Reserve University haben auch ein besseres Solarauto entwickelt, das sich dank besserer Materialien in den Solarzellen schneller aufladen kann.

Der chinesische Hersteller von Solarmodulen, Hanergy, plant den Bau und Verkauf von mit Lithium-Ionen-Batterien ausgerüsteten Solarautos an Verbraucher in China. Laut Hanergy sollen fünf bis sechs Stunden Sonnenlicht ermöglichen, dass die Dünnschicht-Solarzellen der Autos zwischen 8 und 10 kWh Strom pro Tag erzeugen, so dass das Auto allein mit Solarenergie 80 km weit fahren kann. Die maximale Reichweite beträgt etwa 350 km.