從理論到現實，太陽能汽車差什麼

文 | 蘆濤

太陽能車有沒有大規模推廣的可能？答案是肯定的。因為太陽能車輛已經在輕型低速領域批量交付，也會在所有電動車上變成一個標準配置。但是在此之前，有一些技術和商業化前提需要滿足，本文試論述。

說到太陽能汽車，大家可能會想到科幻電影里的自動駕駛的太陽能車，進而聯想到現實中太陽能車比賽裏面那些把駕駛者空間壓縮到極致的扁平車輛。還有一些讀者可能會想起之前一些公司做的外形炫酷的太陽能概念車，一些關注電動車的讀者朋友可能會想起來微信號推送的已經接受預定的太陽能汽車。

筆者作為一名太陽能車輛的創業者，每每說到太陽能汽車，聽者都用一種關懷的眼神表示“很有意思”，但微笑的表情似乎又暗示他當時想到的是北京二環那些違章上路的“老頭樂”頂上的大塊晶硅太陽能板。

太陽能汽車是一個“理論上很美”的人類工業品：在電動車上安裝上太陽能系統，使得車輛能夠隨時給車載的儲能電池充電，從而獲得出行的能源自由。

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這一技術目標如果實現，對世界能源格局的影響將是顛覆性的：全球電動車輛即將在3-5年突破1億輛，並以超過10%的速度增長，假如1%的新增量為太陽能車，每台車一年太陽能的發電量以600度電計算，一年的發電量相當於6億度電，不但降低了出行對於電廠的依賴，降低了使用者充電的頻次。

更重要的是，因為太陽能充電“即時”的特點，可以相應降低動力電池的容量，而不影響車輛的行駛里程（舉例，原來裝載10度電的車輛，每日可以行駛100公里，因為太陽能可以隨時發電充進電池，可以降低裝機容量至8度電，因為太陽能可以即時充電，仍然可以保證每日行駛100公里不需要額外充電）， 這樣，對儲能電池所需要的稀有金屬的依賴也會降低，對社會對環境對一國的能源安全都大有益處。

都很美好，可以還有一個商業化的問題：人類為什麼要在車上安裝太陽能呢？畢竟現在看來，“不太划算”。

 實現太陽能車規模使用的目標主要有兩個挑戰：一是能量密度低，一是能源可靠性。就能量密度而言，假設車頂面積為4平米，太陽能安裝功率在800w，在北京最好每日也就發電3度電，乘上系統效率，大約也就2.4-2.5度電，進入電池后能夠驅動車輛行駛最多20公里？這已經是很樂觀的預測了。為這20公里，還是需要充電的動作，太陽能就顯得雞肋了。二是能源可靠性，車輛的行駛需要穩定的能源，可是太陽能不穩定，陰晴圓缺都會讓發電量發生浮動，而車輛不可能說雨天就不開了。

如果我們退一步，去做那個當所有都反對時，坐在角落沉思的人——在什麼前提條件下，太陽能車不但技術可行，而且能實現商業化閉環，從而實現大爆發呢？

這一大爆發發生的理論核心是太陽能電量與度電公里數的比較：當太陽能的平均日發電量足夠高，而車身輕量化的發展使得車輛足夠輕，從而一天太陽能的平均發電量足以滿足車輛行駛一天的耗電量時，太陽能就會變成一個主要的出行能源供應方式。

實現這一平衡共有5個前提條件，我把這五個條件縮寫為HOBS-5%：

第一個條件是車輛的度電公里數（”H”, high in km/kwh)。目前一般一輛乘用車的度電公里數為12，理論值在8-10，甚至更低，這樣，就對太陽能的發電量提出很高要求。現階段的太陽能發電僅能達到日均1-2度電，這種情況下，一天好幾個小時的發電還不夠一腳加速的耗電，商業邏輯不成立。但是，如果隨着車身輕量化，度電公里數達到20甚至25？太陽能一天的發電量達到2-3度電，那麼這一平衡就成立了。

第二點就是車輛肯定要有長時間接觸陽光的時間（“O”，outdoor exposure)。一般算來，建築或者地面太陽能都以每日4-5小時來計算髮電量，車輛是否有足夠的時間接觸光照？總體來看，雖然大城市地下車庫更多，從全球來看，大量車輛是有長時間機會處於陽光下的。

第三點是車輛共太陽能鋪裝面積要足夠大(“B”, big space for solar) 。這一點對車型提出了要求，如果一個車體的投影面積比較小，那麼太陽能的鋪裝面積就會比較小，從而導致發電量不佳。從車型的角度來說，車型越方正，頂面越大越利於太陽能的鋪設，也利於發電。

第四是車輛的使用場景盡可能為短途（“S”, short trip)。車輛的度電公里數當然與車身直接相關，但是車輛的應用場景，即日均行駛里程直接相關。一般來說，大部分人日均行駛里程不超過40km，如果按照度電公里數為20來算，即每日耗電量為2度，如果有合適的太陽能鋪設面積，和足夠的觸光時間，那麼太陽能車輛是完全可行的。

最後但也是很重要的一點，就是成本(“5%”, 成本佔比在車輛總成本的5%以下）。好的技術如果要能商業化應用，一定要有一個合適的成本佔比。經過我們的研究，太陽能系統占整車的成本最好不要超過5%，當然，越低越好。

如果HOBS- 5%這五個條件都滿足時，太陽能系統會是車輛很有效果的能量來源，且不說無感充電給使用者帶來的美好體驗，也不去計算隨時充電可以降低車輛的鋰電池配置容量，單單是太陽能可以提供源源不斷的免費電力，就可以讓它成為一種非常好的車載能源供應方式。

值得注意的是，太陽能車輛符合光伏和車輛兩個行業的發展方向：隨着光伏組件的效率不斷提升，車身輕量化的不斷創新，這兩個行業的交匯一定會在可見的未來出現。這一交匯為人類呈現的就是光能車這一人類工業品的精華：這會是一種超高度電公里數的車輛，太陽能是主要的能量來源行駛。隨着兩個行業在政策利好下的高速發展，上述這一切會很快發生。