ソーラーカー

ソーラーカーとは、太陽光発電（PV）セルを用いて太陽光を電気エネルギーに変換し、車のバッテリーを充電したり、電気モーターを動かしたりする電気自動車のことである。

ソーラーカーは、ソーラーカーレース用と一般利用向けに設計されています。限られた発電量から最大限の航続距離を得るためには、ソーラーカーは軽量かつ高効率でなければなりません。1,400kg （3,000ポンド）や1,000kg （2,000ポンド）の車両では、限られた太陽光発電量では航続距離が短くなるため、実用的とは言えません。学生が製作するソーラーカーの多くは、従来の車両のような安全性や利便性を備えていないため、公道走行は認められていません。    

最初のソーラーファミリーカーであるステラは、2013年にオランダの学生によって製造されました。^{[ 3 ]}この車両は、日照下で1回の充電で890 km (550マイル)走行可能です。重量は390 kg (850ポンド)で、1.5 kWh のソーラーアレイを搭載しています。     

ステラの後継機であるステララックスは、 1回の充電で1,500 km（932マイル）の航続距離という記録を打ち立てました。レース中、ステララックスは日中に1,100 km（700マイル）の走行が可能です。時速72 km（45マイル）では、ステララックスの航続距離は無限です。これは、0.16という低い空気抵抗係数を含む高い効率性によるものです。      

1日に320km （200マイル）以上運転しない平均的な家族は、主電源から充電する必要は全くありません。電力網にエネルギーを戻したい場合にのみプラグを差し込むことになります。^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]}  

ソーラーレーシングカーには、車両のエネルギー消費量、太陽エネルギーの捕捉量、その他のパラメータを綿密に監視するために、計器類や無線テレメトリーが搭載されていることがよくあります。無線テレメトリーは、ドライバーが運転に集中できるため、一般的に好まれています。安全機能のない車両では、運転に集中できないのは危険です。ソーラー電気自動車システムは、カスタム成形された薄型ソーラーモジュール、補助バッテリーパック、充電制御システムを備えた、簡単に設置できる（2～3時間）統合型アクセサリシステムとして設計・開発されました。

Stella Luxを開発した学生の中には、この技術を商業化するためにLightyearという会社を設立した者もいる。

アメリカの企業であるアプテラ・モーターズも、一般向けに効率的なソーラー電気自動車を製造するために設立されました。2023年1月現在、最初の顧客への納車は2024年に予定されています。^{[ 8 ]}

ドイツのソノ・モーターズ社は、2023年の市場投入を予定していたソーラー電気自動車「ソノ・モーターズ・シオン」の開発に取り組んでいた。しかし、2023年2月、ソノ・モーターズ社はシオン計画を中止し、ソーラーテクノロジー企業として専念すると発表した。

なお、バッテリー駆動の電気自動車はすべて、外部の太陽光発電システムから供給される電力を使用して充電することも可能です。こうしたシステムは、一般の配電網に接続することもできます。

Squad Solarは、ソーラールーフを備えた近所の電気自動車サイドバイサイドで、通常のコンセントから比較的短時間で充電できます。 ^{[ 9 ]}

ソーラーバスは太陽エネルギーで推進され、その全部または一部は固定式のソーラーパネル設備から収集されます。ティンドバスは100%ソーラーバスで、市議会のイニシアチブとしてアデレード市内で無料の公共交通サービスとして運行されています。 ^{[ 10 ]}エネルギー消費を削減し、電気バスの充電式バッテリーの寿命を延ばすことを目的として、バスの屋根に設置されたソーラーパネルで部分的に電力供給される電気バスを使用するバスサービスが中国で導入されています。^{[ 11 ]}

ソーラーバスは、照明、暖房、空調などの電気機能は太陽エネルギーで賄われるものの、推進力自体は太陽エネルギーで賄われない従来のバスとは区別される。このようなシステムは、バス会社が特定の規制（例えば、米国のいくつかの州で施行されているアイドリング禁止法など）に対応できるため、より広く普及している。また、従来のエンジンを変更することなく、既存の車両バッテリーに後付けできる。

セミトレーラーにソーラーパネルを取り付けてテストしました。53フィートのボックス型トレーラーの上部と側面には、100平方メートル以上、つまり1,000平方フィート以上のソーラーパネル用の表面積があります。^{[ 12 ] [ 13 ]}

最初のソーラー「カー」は、実際には自転車の技術を用いて作られた三輪車や四輪車だった。これらは、1985年にスイスで開催された初のソーラーレース「ツール・ド・ソル」でソーラーモビルと呼ばれた。72名の参加者のうち、半数は太陽光発電のみを使用し、残りの半数は太陽光発電と人力によるハイブリッド方式を使用した。大型のソーラールーフ、小型のリアパネル、またはソーラーパネル付きトレーラーを備えた、真の意味でのソーラー自転車も少数ながら製作された。

その後、より実用的なソーラー自転車が開発され、駐車時のみ設置できる折りたたみ式パネルが採用されました。さらに後には、パネルは自宅に置いて電力網に接続し、自転車は電力網から充電されるようになりました。今日では、高度に進化した電動自転車が販売されており、消費電力が非常に少ないため、同量の太陽光発電電力を購入するコストはごくわずかです。「ソーラー」は、実際のハードウェアから間接的な会計システムへと進化しました。同じシステムは、ツール・ド・ソル用に最初に開発された電動バイクにも適用されます。

2006年のベンチュリ・アストロラブは、世界初の商用電気ソーラーハイブリッドカーであり、当初は2008年1月に発売される予定だった。^{[ 14 ]}

2007年5月、ハイモーション社が率いるカナダ企業のパートナーシップにより、トヨタ・プリウスが改造され、太陽光の下で最大240ワットの電力を生成するために太陽電池が使用されるようになった。これにより、 晴れた夏の日に電気モーターのみを使用した場合、最大15kmの航続距離が延長されると報告されている^{[ 15 ] 。}

アメリカ合衆国ミシガン州の発明家が2005年に、公道走行可能で、免許を取得し、保険に加入した、ソーラー充電式の電動スクーターを製作した。最高速度は時速30マイル強に制御され 、駐車中は折りたたみ式のソーラーパネルを使用してバッテリーを充電した。^{[ 16 ]}

太陽光発電モジュールは、乗用車の補助電源ユニットとして商業的に使用されており^{[ 17 ]}、車内を換気し、日差しの中に駐車している間の乗員室の温度を下げます。2010年型プリウス、アプテラ2、アウディA8、マツダ929などの車両には、換気目的でソーラーサンルーフのオプションがありました。

従来型の設計の自動車を動かすのに必要な太陽光発電モジュールの面積は大きすぎて、車載することはできません。そこで、ソーラータクシーと呼ばれるプロトタイプの自動車とトレーラーが製作されました。ウェブサイトによると、このプロトタイプは6平方メートルの標準的な結晶シリコンセルを使用して¹ 日100km走行できるとのことです。電力はニッケル塩電池で蓄えられます。ただし、屋上ソーラーパネルなどの定置型システムは、従来の電気自動車の充電に使用できます。 

ハイブリッド車や電気自動車の航続距離を伸ばすためにソーラーパネルを使用することも可能で、フィスカー・カルマに組み込まれているほか、シボレー・ボルトのオプションとして、ポンティアック・フィエロの「デスティニー2000」改造車のボンネットやルーフ、イタルデザイン・クアランタ、フリー・ドライブEVソーラー・バグ、その他コンセプトカーや量産車を含む多数の電気自動車にも採用されている。2007年5月、ハイモーションが率いるカナダ企業のパートナーシップがトヨタ・プリウスにPVセルを追加して航続距離を伸ばすことに成功した。^{[ 18 ]} SEVは、車のルーフに搭載された合計215Whのモジュールと追加の3kWhバッテリーにより、1日あたり32km （20マイル）の航続距離を実現したと主張している。    

2008年6月9日、ドイツとフランスの大統領は、「自動車の排出量の標準測定サイクルではまだ考慮されていない」技術を搭載した自動車に対して、CO2排出量6～8g/kmのクレジットを提供する計画を発表した。_[  19 ^{]これにより}、近い将来、自動車に太陽光発電パネルが広く採用される可能性があるという憶測が生まれた。^{[ 20 ]}

太陽光発電技術（特に熱光起電力（TPV）技術）を自動車の動力源として利用することも技術的には可能です。燃料はエミッターを加熱するために使用されます。発生した赤外線は、低バンドギャップのPVセル（例えばGaSb）によって電気に変換されます。TPVハイブリッド車のプロトタイプも実際に製造されました。「バイキング29」^{[ 21 ]}は、世界初の熱光起電力（TPV）駆動自動車であり、ウェスタンワシントン大学の車両研究所（VRI）によって設計および製造されました。TPVを燃料電池や内燃機関と競争力のあるものにするには、効率を高め、コストを削減する必要があります。

いくつかの個人用高速輸送システム（PRT）の構想には、太陽光発電パネルが組み込まれている。

鉄道は、計画された旅程や停車に有利な低転がり抵抗オプションを提供します。^{[ 22 ]} PVパネルは、EUプロジェクトPVTRAINの下でイタリアの鉄道車両でAPUとしてテストされました。DCグリッドへの直接給電により、DCからACへの変換による損失が回避されます。^{[ 23 ]} DCグリッドは、鉄道、路面電車、トロリーバスなどの電気駆動輸送にのみ存在します。PVパネルからのDCをグリッド交流（AC）に変換すると、電力の約3%が無駄になると推定されています。^{[ 24 ]}

PVTrainは、鉄道輸送における太陽光発電への関心が最も高いのは貨物車両であり、車載電力によって新たな機能が可能になると結論付けた。

• GPSやその他の測位装置を使用することで、車両管理における利用効率を向上させる。
• 貴重品の盗難リスクを軽減するため、スライドドア付きの車には電気錠、ビデオモニター、リモコンシステムを設置する。
• ABSブレーキの導入により、貨車の最高速度は 時速160キロに引き上げられ、生産性が向上する。

ブダペスト近郊のキスマロス-キラーイレート狭軌線では、「ヴィリ」と呼ばれる太陽光発電鉄道車両が製造されている。最高速度25  km/hの「ヴィリ」は、回生ブレーキが可能な7  kWモーター2基で駆動し、9.9m2のPVパネルで電力を供給される。電力は車載バッテリーに蓄えられる。^{[ 25 ]}車載ソーラーパネルに加えて、輸送専用に発電するために固定式（車外）パネルを使用することも可能。^{[ 23 ]}

「ヘリオトラム」プロジェクトの枠組みの中で、ハノーバー・ラインハウゼン^{[ 26 ]}やジュネーブ（バシェ・ド・ペゼ）^{[ 27 ]} の路面電車車庫など、いくつかのパイロットプロジェクトも構築されました。150 kW _pのジュネーブのサイトでは、600 V DCを直接路面電車/トロリーバスの電力ネットワークに注入し、1999年の開業時にはジュネーブの交通ネットワークで使用される電力の約1%を供給しました。2017年12月16日、オーストラリアのニューサウスウェールズ州で、完全に太陽光発電で動く列車が運行を開始しました。^{[ 28 ]}この列車は、車載のソーラーパネルと車載の充電式バッテリーを使用して動力を得ています。3 kmの旅で100人の乗客を乗せることができます 。

最近、インペリアル・カレッジ・ロンドンと環境慈善団体10:10は、線路脇のソーラーパネルを使用して列車に電力を供給することを調査する再生可能牽引電力プロジェクトを発表しました。^{[ 29 ]}一方、インド鉄道は、鉄道車両の空調システムを稼働させるために車載PVを使用する意向を発表しました。^{[ 30 ]}また、インド鉄道は、2016年5月末までに試験運転を実施すると発表しました。^{[ 31 ]}_{同社は、列車1本あたり年間平均90,800リットルのディーゼルを節約し、その結果、239トンのCO2}を削減できると期待しています。

• ゴッサマーペンギン
• ソーラーチャレンジャー号― この航空機は、フランスのパリからイギリスまで、太陽光発電のみで262キロメートル（163マイル）を飛行した。 
• サンシーカー・デュオ
• ソーラー・インパルスは、2機の単座機で構成され、そのうち2機目が地球を一周した。最初の機体は、2010年7月8日～9日にスイスで26時間の試験飛行を完了した。アンドレ・ボルシュベルクが操縦し、高度約8,500m （27,900フィート）まで上昇した。バッテリー電源で夜間飛行を行った。^{[ 43 ]} 2機目の機体は、やや大きく、より強力で、 2015年にアブダビを出発し、インドに向かい、その後アジアを東へ横断した。しかし、バッテリーの過熱により、冬の間ハワイで停止せざるを得なかった。2016年4月に旅を再開し、^{[ 44 ]}地球一周を完了し、2016年7月26日にアブダビに戻った。  
• SolarStratos ― スイスが開発した成層圏飛行用2人乗りソーラー飛行機。成層圏への上昇を目指している。
• ソレア– ソレア I とソレア II は、ドイツが設計した 2 つの電動航空機です。

オーストラリアに拠点を置く企業が、最大150トンまで持ち上げることができるスカイリフターと呼ばれるエアクレーンの開発プロジェクトに取り組んでいる。^{[ 45 ]}

カナダのスタートアップ企業であるSolar Ship, Inc.は、太陽光発電のみで稼働できるハイブリッド飛行船を開発している。そのアイデアは、燃料やインフラを一切必要とせずに、アフリカやカナダ北部などの地域に冷蔵医療用品やその他の必需品を世界中どこへでも輸送できる実用的なプラットフォームを構築することである。太陽電池の技術開発とハイブリッド飛行船が提供する広い表面積があれば、実用的な太陽光発電航空機が実現できると期待されている。Solarship の主な特徴としては、揚力ガスなしで空力揚力だけで飛行できること、そして太陽電池と広い外皮容積により、ハイブリッド飛行船をバッテリーやその他の機器を充電できる移動式シェルターに再構成できることなどが挙げられる。^{[ 46 ]}

ハント・グラビティプレーン（地上のグラビティプレーンとは混同しないように）は、米国のハント・アビエーションが提案している重力推進グライダーです。^{[ 47 ]} また、翼型翼を備えているため、揚抗比が向上し、効率が高くなります。グラビティプレーンは、この翼構造を支えるのに十分な体積対重量比を得るために大きなサイズが必要であり、まだ試作品は作られていません。^{[ 48 ]}動力グライダーとは異なり、グラビティプレーンは飛行の上昇段階では動力を消費しません。ただし、浮力が正の値と負の値の間で変化するポイントでは動力を消費します。ハントは、それでも機体のエネルギー効率を向上させることができると主張しており、これは従来の推進方法よりも水中グライダーのエネルギー効率が向上しているのと同様です。 ^{[ 48 ]}ハントは、低消費電力により、機体が無限に空中にとどまるのに十分なエネルギーを収集できるはずだと示唆しています。この要件に対する従来のアプローチは、太陽光発電航空機にソーラーパネルを使用することである。ハントは2つの代替アプローチを提案している。1つは風力タービンを使用して滑空運動によって発生する気流からエネルギーを回収する方法であり、もう1つは異なる高度での気温差からエネルギーを抽出する熱サイクルである。^{[ 48 ]}

• パスファインダーとパスファインダー・プラス― この無人航空機は、太陽光発電のみを動力源として、長時間飛行できることを実証した。
• Helios – Pathfinder-Plusから派生したこの太陽電池と燃料電池で駆動するUAVは、 29,524 m (96,864フィート)の飛行で世界記録を樹立しました。  
• Qinetiq Zephyr ^{[ 49 ]} – Qinetiq が製造したこの UAV は、2008 年 7 月 31 日に 82 時間を超える無人飛行の非公式世界記録を樹立しました。上記の Solar Impulse の飛行からわずか 15 日後の 2010 年 7 月 23 日に、英国の防衛企業QinetiQが設計した軽量無人航空機Zephyr が、無人航空機の耐久記録を主張しました。アリゾナの上空を 2 週間以上 (336 時間) 飛行しました。また、21,562 m (70,741フィート)まで上昇しました。^{[ 50 ] [ 51 ]}  
• 中国が設計・製造した無人航空機（UAV）が、同国北西部での試験飛行中に高度2万メートル（6万6000フィート）に到達することに成功した。「彩虹（Caihong）」と名付けられたこのUAVは、中国航天科技集団（CASC）の研究チームによって開発された。 
• BAEシステムズPHASA-35 ^{[ 52 ]}は、 BAEシステムズと航空宇宙技術企業プリズマティック^{[ 53 ]}によって開発されました。

• Googleに買収されたTitan Aerospaceは太陽光発電UAVの開発を目指していたが、このプロジェクトは放棄されたようだ^{[ 54 ]。}
• スカイセーラー（火星飛行を目的とした機体）
• ロッキード・マーティンの「高高度飛行船」など、さまざまな太陽光発電飛行船プロジェクト

太陽エネルギーは、余剰燃料を必要とせずに長期間エネルギーを供給できるため、太陽系内を運用する人工衛星や宇宙船の電力供給源としてよく利用されます。通信衛星には、運用期間中継続的に動作する複数の無線送信機が搭載されています。このような衛星（軌道上に何年も滞在する可能性がある）を一次電池や燃料電池で運用するのは経済的ではなく、軌道上での燃料補給も現実的ではありません。しかし、太陽光発電は一般的に衛星の位置調整には使用されず、通信衛星の耐用年数は搭載されている位置維持用燃料によって制限されます。

火星軌道内で運用されている一部の宇宙船は、推進システムのエネルギー源として太陽光発電を利用している。

現在使用されている太陽光発電宇宙船はすべて、太陽電池パネルと電気推進（一般的にはイオン推進）を組み合わせて使用​​しています。これは、非常に高い排気速度が得られ、ロケットに比べて推進剤の使用量を10分の1以下に抑えることができるためです。多くの宇宙船では推進剤が最大の質量を占めるため、これにより打ち上げコストを削減できます。

太陽光発電を利用した宇宙船のその他の提案としては、推進剤（通常は水素、場合によっては水）を太陽熱で加熱する方法が挙げられる。また、電気力学的テザーを用いて衛星の姿勢を変えたり、軌道を調整したりすることもできる。

宇宙における太陽推進のもう一つのコンセプトは、ライトセイルです。これは光を電気エネルギーに変換する必要がなく、光の微弱ながらも持続的な放射圧に直接依存します。

おそらく最も成功した太陽光発電式車両は、月や火星の表面探査に使用された「ローバー」だろう。1977年のルノホート計画と1997年のマーズ・パスファインダーは、遠隔操作車両を推進するために太陽光発電を利用した。これらのローバーの稼働時間は、従来の燃料で稼働した場合に課せられるであろう耐久性の限界をはるかに超えた。2台の火星探査ローバーも太陽光発電を利用した。

電気自動車の興味深いバリエーションとして、ソーラーパネルも搭載したトリプルハイブリッド車、つまりPHEV（プラグインハイブリッド車）がある。

2010年型トヨタ・プリウスには、屋根にソーラーパネルを取り付けるオプションがあります。駐車中は換気システムに電力を供給し、冷却に役立ちます。^{[ 60 ]}輸送分野では、動力源として、または補助動力装置として、太陽光発電の用途が数多くあります。特に、燃料、メンテナンス、排出ガス、騒音の要件により、内燃機関や燃料電池が使用できない場合に有効です。各車両で使用できるスペースが限られているため、動力源として使用すると、速度または航続距離、あるいはその両方が制限されます。