A física de por que não temos carros movidos a energia solar


O forno nuclear no centro do sistema solar alimenta quase tudo na terra. A fotossíntese, o vento e até mesmo os combustíveis fósseis (uma vez matéria decomposta) derivam de alguma forma da estrela que chamamos de sol.

Então, por que não é suficiente para alimentar nossos carros?

É tudo sobre densidade de energia: quanta energia cai em uma superfície em relação ao quanto é consumido. Podemos ter e-bikes movidas a energia solar que cobrem milhares de quilômetros, drones a vela que cruzam oceanos, até aeronaves ultra-leves que circunavegam o globo. O que eles têm em comum? Eles são todos muito leves, lentos e consomem um fio de elétrons. Os painéis solares geram eletricidade suficiente para mantê-los em movimento.

Para qualquer coisa que pesa milhares de libras, como um carro, a equação de energia é assustadora. Alguns montadores intrépidos estão batendo painéis solares em seus veículos de qualquer maneira. Poucos chegaram muito longe. A startup alemã Sono Motors está adicionando 330 células solares integradas no teto, laterais e traseira para dar ao seu veículo um impulso de 30 km de uma faixa de bateria de 250 km (155 milhas). 

Enquanto isso, a startup holandesa por trás da LightyearOne afirma que seu carro elétrico vai "se auto-carregar". Embora ainda não tenha revelado um veículo, os clientes potenciais podem depositar depósitos por um carro de € 119.000 prometendo viajar de 10.000 a 20.000 km por ano (6.200 para 12.400 milhas) em seus painéis solares sozinho.

Carro Sono Motors

Será que vai dar certo? Não apostem nisso, diz Jeremy Michalek, professor de engenharia mecânica da Carnegie Mellon University e diretor do Vehicle Electrification Group. Quartz pediu a Michalek para estimar até que ponto os melhores painéis solares poderiam impulsionar um carro elétrico típico no mercado. Ele quebrou a matemática para nós.

Michalek diz que cerca de 1 quilowatt (kW) de energia solar cai sobre um metro quadrado da superfície da Terra em um dia claro. Essa é toda a energia solar disponível para coletar. Para uma empresa como a Sono, que diz que pode converter cerca de um quarto dessa energia em eletricidade (embora isso seja muito otimista), um site completo de painéis pode gerar cerca de 8 quilowatts-hora de energia por dia (um melhor cenário com quatro metros de painéis solares).

Michalek diz que é o suficiente para dirigir um carro como o similar Nissan Leaf, a cerca de 40 quilômetros. Mas há muitas razões (nuvens, mau posicionamento do painel, sujeira), esse número raramente será alcançado. Quanto ao LightyearOne e suas alegações de que você nunca precisará carregar seu carro no futuro? As chances são difíceis. 

A taxa máxima de conversão de células de silício baratas para transformar a luz solar em eletricidade é de pouco menos de 33%, e mais materiais exóticos que alcançam 44% de eficiência são muito caros para a produção em massa. Sem uma ruptura revolucionária, na tecnologia de painéis solares, os carros que podem recarregar-se sozinhos com o sol permanecem fantásticos.

Isso significa colocar painéis solares em carros é sempre uma má ideia? Talvez não. Um dia ensolarado pode adicionar milhas suficientes para cobrir o trajeto médio dos EUA . Mas Michalek diz que é uma maneira cara de aumentar o alcance do carro. Qualquer pessoa com uma tomada de carga pode obter energia renovável da parede por muito menos.

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