世界太阳能挑战赛:穿越澳大利亚

今年晚些时候，来自26个国家的47支队伍将参加世界太阳能挑战赛驾驶专门制造的太阳能汽车从达尔文到阿德莱德穿越澳大利亚内陆。为了完成这3000公里的长途旅行，这些团队必须设计一辆轻型车辆，它可以使用太阳能电池板在世界上最恶劣的条件和地形之一以80公里/小时的速度行驶。克里斯·史密斯采访了剑桥团队的两名成员，剑桥大学生态赛车队的斯蒂芬·彭德里和彼得·米尔登，介绍了他们的参赛情况。

克里斯-首先，告诉我们一些关于比赛的事情，彼得。它是如何开始的，剑桥大学是如何参与的?

Peter -所以，世界太阳能挑战赛从80年代开始就一直在进行，从那以后每两年就会有车队参赛。剑桥在2009年第一次参加比赛，我们的车是奋进号。我们做得还好，那时我们已经完成了包装订单的2/3。然后，我们做了一些工作来重新开发奋进号，并于2011年将它送回地球。有一个小的进步，但由于一些事情，如丛林大火，比赛被稍微打乱，终点位置再次下降，大约三分之二的路。所以，今年，我们要造一辆全新的车。我们有了一个全新的概念，我们希望这意味着我们可以在今年的比赛中为登上领奖台而战。

克里斯-战斗谈话。斯蒂芬，你要引进什么新技术来赢得你在民意调查中的地位?

斯蒂芬-所以，当你设计一辆新车的时候，两个主要的重要方面是考虑太阳能和空气动力学。所以，你在研究汽车的动力和损失。在此之前，大多数汽车都是把注意力放在太阳能上，尽可能地增加太阳能，然后在空气动力学方面进行调整。我们所做的是，我们完全分离了这两种影响，主要集中在空气动力学上，然后把太阳能电池装在车体里，装在透明的底盘里。显然，实际的太阳能面积要小得多，所以我们决定用太阳能电池全天从东到西跟踪太阳。

克里斯-真有创意!因为当你通常看到人们的时候，他们基本上是把一辆车变成了一个移动的太阳能电池板，以最大限度地扩大收集面积，但当然会有一些电池板根本不在阳光下，所以它们只是增加了重量，没有贡献。所以，你会说，“让我们去做一个紧凑的太阳能收集区，但要有方向性。”

斯蒂芬:是的，当然。关键的一点是效率提高了大约20%我们使用的是一个更小的，因此更便宜的阵列如果我们想要同样的效率，在外面使用同样的电池。

克里斯:那么，你要怎么追踪太阳呢?你在车的前部和后部安装了面板吗?它安装在哪里?它如何确保始终保持最高效率?

斯蒂芬:我们主要从北部的达尔文出发，到南部的阿德莱德，所以太阳会直射在我们的北面和后面。所以，我们让司机坐在车的前面大部分的太阳能电池在司机的后面，基本上沿着一个长长的中心杆，它们绕着轴旋转，基本上是从东到西。

克里斯:那么，如果他们把终点线倒过来，你就得倒过来跑了吗?

斯蒂芬:是的，如果我们再往北走，我们会遇到更大的问题。我们在那里会稍微处于不利地位。

克里斯:当汽车以每小时80公里的速度行驶时，它的能耗是多少?这是一些速度。

所以，我们的速度大约在每小时80到90公里之间，我们会消耗大约1千瓦的电力。这取决于一天中的时间，有多少能量从你的阵列输入，有多少要充电或耗尽我们的电池。所以，我们确实有电池来稳定总功耗。所以这意味着，在我们的比赛目标速度下，我们需要大约一千瓦的能量，而在白天，我们会获得更多的能量，显然在早上和晚上，能量会稍微少一些。

Chris -你提到有一个电池。如果是阴天，天气会有多敏感?因为在澳大利亚，天气应该很好，应该一直都是晴天。但如果天气确实变阴或变暗，你会有多少损失?

彼得-实际上我们有几个人在研究比赛策略，我们得到了天气数据，我们可以在这种情况下找出最佳的解决方案。所以，我们的电池有大约5千瓦时的能量。这将允许我们以比赛速度行驶5个小时或更慢的时间。如果我们知道我们会在接下来的一整天都在云里，我们可能会开得慢一些，但是如果我们知道太阳会在一天结束的时候出来，或者太阳在更远的地方，我们实际上可以加快一点速度，用掉我们5千瓦时的一些能量，然后更快地到达太阳。

克里斯-斯蒂芬，这辆车是什么做的?

Stephen -底盘的大部分是碳纤维单壳式底盘，这基本上意味着外面的膜可以承受所有的结构负荷，同时也确保了汽车尽可能的轻。

克里斯-它有多重?

斯蒂芬:没有司机的时候大概是120公斤，有司机的时候大概是200公斤。

克里斯:你必须非常小才能像剑桥考克斯那样在赛艇比赛中驾驶这辆车吗?你为小人物选择。

斯蒂芬-我的意思是，我身高5英尺10英寸，实际上我可以坐进车里，不是为了比赛本身。我参加比赛就不合法了。然而，我自己开过车。

克里斯:里面会很热的，不是吗?

斯蒂芬-确实会变得非常非常热。

克里斯-没有空调，那你怎么办?

Stephen -高温对车手和太阳能电池来说都是非常糟糕的。我们有一些主动冷却，所以我们有风扇，试图冷却它们。

克里斯-我不想坐在那辆车里。彼得，这有什么更广泛的含义吗?

彼得-所以，我认为我们的动力汽车面临的关键问题是效率低下。所以，如果我们看一辆典型的公路车，它的功率大约是40千瓦。我们以1千瓦的功率以相当的速度行驶，所以我们比普通汽车的效率要高一个数量级。从某种角度来看，我们的电池非常小。它受到规则的限制。我们可以很容易地拥有4到5倍大小的电池，但如果我们以每小时30英里的速度行驶，我们可以在没有太阳能电池板的情况下行驶800公里。因此，在行驶里程方面，它基本上击败了大多数汽油驱动的汽车。所以，这里的关键是我们从哪里获得效率节约。如果你能把它们改装成一辆普通的汽车，你会看到，即使它仍然是一辆汽油车，排放量也会显著减少。