Вътре в надпреварата със скорост на светлината за изграждане на задвижван от слънчева енергия автомобил

Bridgestone World Solar Challenge не е типичното автомобилно състезание с топене на гуми и изгаряне на газ. Вместо въртене с дроселова клапа около овал на асфалт, това е екологичен тест за издръжливост през австралийската пустош.

В продължение на четири дни експериментални франкен-машини се движат на 2000 мили от Дарвин до Аделаида, използвайки основно слънчева енергия. Повечето превозни средства не приличат на остри състезатели от Формула 1. Проектирани да се движат под лъчите на слънцето, някои от превозните средства приличат на кораби на въздушна въздушна възглавница, готови за Марс, а други приличат на соларни поп торти с четири щракнати колела.

Преди няколко години автомобилните любопитства, които спечелиха Световното слънчево предизвикателство, бяха случайни истории, които минаха във вашата емисия в Twitter. С пускането на пазара на разрешени за движение по улиците автомобили със слънчева енергия като Lightyear One и

Sonos Sion на Motors, както и утвърдени играчи като Toyota и Kia, тестващи панели за интеграция, започна нова надпревара за най-голямата компания за соларни автомобили в света.

Задвижваните от Sunray седани също имат много скептици и противници. Професорът от Carnegie Mellon Джереми Михалек, директор на групата за електрификация на превозни средства към университета, казва, че слънчевите панели са скъпо начин за получаване на мили. Електрическият воин Илон Мъск пух-пух концепция: „Най-малко ефективното място за поставяне на слънчева енергия е колата.“

Преосмисляне на архитектурата на автомобила

Арджо ван дер Хам беше младши студент по електроинженерство в Техническия университет в Айндховен в Холандия, когато един познат от училищният клуб по бързо пързаляне с кънки, Lex Hoefsloot, поиска среща относно присъединяването към отбор, който събираше, за да участва с кола в World Solar Предизвикателство. Ван дер Хам беше съсредоточен върху магистърска степен и предпазлив към проекта. Но на първата среща колегите инженери започнаха да чертаят диаграми за предложено превозно средство и докато младшият се прибра вкъщи тази вечер, той беше пристрастен.

От края на 2012 г. до началото на 2013 г. 20 студенти от холандския университет проектираха и изработиха толкова плоско превозно средство, че почти приличаше на сандвич със сладолед от космическата ера. На състезанието през октомври отборът на Айндховен се нареди трети, зад Уелс и Германия. Но в категорията на клас крайцери съдиите взеха предвид дизайна и практичността и по-късно обявиха Айндховен за цялостен победител.

Hoefsloot забеляза още по-голяма награда и основа соларна компания Lightyear с ван дер Хам като главен технологичен директор. Седем години по-късно екипът е превърнал наученото в прототип, който прилича по-малко на сандвич със сладолед, а повече на лъскава предна част на влак-стрела. Вероятно ще струва около $165 000, след като излезе на пазара в края на 2021 г. (можете резервирайте един сега като свалите възстановими $4000). По-достъпна версия в стил "Tesla Model 3" ще пристигне няколко години по-късно. За да тръгне нещата, Lightyear събра 30 милиона долара, има 120 предварителни поръчки и показа демонстрационния си автомобил от CES в Лас Вегас до Световния икономически форум в Давос, Швейцария.

И така, какво знае екипът зад автомобилния екип Lightyear One за двигателите, захранвани от слънчева енергия, което Мъск не знае? „Ако Илон преразгледа това решение днес и имаше възможността да изгради архитектурата на колата си от нулата днес, вместо през 2004 г. [когато са проектирани ранните модели на Tesla], той би стигнал до различно заключение“, казва ван дер шунка. „Слънчевата кола работи за Lightyear, защото ние правим архитектурата от нулата.“

Голяма част от най-важните иновации на Lightyear се случват преди да прикрепи слънчеви панели и да инсталира батериите. Lightyear One побира петима души, но има ниско собствено тегло от 2500 паунда. Prius накланя везните с 3375 фунта. Tesla Model 3 идва между 3500 и 4100.

„Наистина, наистина, наистина първо трябва да разгледате основите“, обяснява ван дер Хам за предимството в теглото, което Lightyear One има пред другите автомобили. „Там ще направите най-голямата разлика – в архитектурата. Не в детайлите на технологията.“

Осветяване на нови тестове и стари трикове

Други компании, големи и малки, се занимават със слънчева енергия от известно време. От 2010 г. до 2015 г. Toyota предлагаше соларен покрив в Америка като част от опционален луксозен пакет за Prius, който също включваше кожени седалки и климатик с дистанционно управление. Около 95 000 клиенти в САЩ са закупили опционалния пакет през тези години. От декември 2019 г. компанията е продала и 4500 от новия Prius PHV в Япония и Европа, който има слънчеви панели на покрива, способни да генериране на 160 вата — достатъчно, за да помогне с допълнителна мощност, но да не премества колата на значителни мили (тази опция в момента не е налична в НАС.).

Toyota наскоро построи a Прототип на Prius с високоефективни, произведени от Sharp слънчеви батерийни клетки, които могат да генерират 860 вата, потенциално достатъчно, за да захранва колата за повече от 25 мили на ден. Новата версия също така разширява обхвата на клетката от покрива до предния капак, вратата на задния люк и спойлера на багажника. Докато Toyota вдигна много шум около тестовете, периодът на преглед се удължи до февруари 2020 г. без твърди планове по-екологичният модел да се появи на пазара. Ако японската компания тръгне напред с електрическо превозно средство или хибрид, който има достатъчно слънчеви панели за захранване на автомобила, нейният хибриден пазарен дял вече й дава огромно предимство пред всеки стартъп. Тойота вероятно има най-много опит от всяка автомобилна компания по отношение на маркетинга на соларни превозни средства, дори такива с ограничен капацитет.

Kia/Hyundai продава опционални соларни покриви (за около $1000) на своите хибридни модели Sonata и Optima в Корея. Компанията има планове да предложи надстройката на задгранични пазари, но представителите няма да разкрият подробности. При оптимални условия покривите осигуряват на превозните средства още около 800 мили годишно.

Ван дер Хам посочва соларния покрив на Sonata като символично усилие в сравнение с интеграцията на Lightyear Една, която той обещава, че ще изкара 8300 мили годишно от слънчевите си клетки, дори в мъглив град като Сан Франциско. Голяма част от предимството на Lightyear се връща към теглото на тялото, което е изработено от композит от въглеродни влакна и алуминий в сравнение с по-традиционна кола като Sonata, която е стомана (стомана с висока якост, относително лека, но все още).

Sono Motors

Германската Sono Motors използва лека алуминиева рамка, за да намали теглото на своя захранван със слънчева енергия Sion. Ако Lightyear е спортното пътуване за екологични алфа модели, Sion е достъпната алтернатива за разумни, боготворещи слънцето бета версии. Огромният черен хечбек има наклонена предна част и хечбек, напомнящи за Honda Fit, и се предлага само в един цвят, черно. Този избор, подобно на много от характеристиките на автомобила, беше решен от общността, финансираща проекта.

Повече от 10 000 души са поръчали предварително Sion, като са платили възстановими $550 към покупната цена от $28 000. Доставката е насрочена за началото на 2022 г. Това е голяма вяра в основателите, които са започнали проекта, когато са били студенти и дори още не са изградили официален прототип. Превозното средство, което са обикаляли наоколо, не прикрива къде са слънчевите панели и дори има кормилна колона на BMW (която по-късно ще бъде заменена със собствена). Други решения, като например дали производственият автомобил ще бъде с предно или задно задвижване, все още не са финализирани. Този отворен подход към развитието помогна на Sono наскоро 55 милиона долара с групово финансиране да помогне за изграждането на прототипи и да пусне колата на пазара.

Sono обещава, че слънчевата енергия ще задвижва Sion с 10 мили на ден, което може да не изглежда много, но това е приблизително това, което един типичен немски пътник кара за един ден, казва представител на компанията. Съхранението на батерията ще може да се зарежда до 200 до 250 мили. Други практични функции включват възможността за спускане на предните и задните седалки, за да се създаде 8 фута място за съхранение в кабината, както и секция на порта за зареждане на предната броня, където потребителите могат да включват домакински уреди (в случай, че трябва да смесите смути, докато сте на къмпинг).

Изграждането на соларен автомобил не е лесно - или евтино

Ако изглежда, че в света на слънчевите автомобили липсва американската изобретателност, това не е напълно вярно. Ford представи концептуалния автомобил C-MAX Solar Energi на CES през 2014 г., но оттогава не се чуха много новини. Университетът на Мичиган има един от най-добрите отбори за състезания със слънчеви коли в света, след като спечели няколко национални състезания и се класира на трето място на Bridgestone World Solar Challenge 2019.

Професор Нийл Дасгупта, съветник на факултета за състезателния отбор в Мичиган, ръководи изследователска лаборатория, фокусирана върху слънчевата енергия и батериите, и казва, че компаниите за соларни автомобили вероятно ще се борят с няколко компромиса.

Като за начало изграждането на соларен автомобил не е евтино. Разбира се, има фотоволтаични клетки и батерии. Освен това има каросерия от карбонови влакна, която Лайтър и Мичиганският университет използват, за да намалят теглото на колите си. Всеки килограм композит от въглеродни влакна струва доста, обяснява Дасгупта. Добрата новина е, че относително лекият материал може да бъде впечатляващо безопасен.

„Шофьорите на състезателни коли излизат от катастрофи, движейки се със 100 мили в час“, отбелязва професорът. „Тези автомобили са частично направени от композит от въглеродни влакна. Те всъщност могат да се окажат по-безопасни от автомобилите, базирани на стомана. Много производители на автомобили виждат потенциала в правейки тела от материала, но трябва да се направят повече изследвания и разработки, за да се намалят разходите. Стартъп, изграждащ слънчеви автомобили със слънчеви клетки, изключително ефективни батерии и композитни каросерии от въглеродни влакна, все още трябва да бъде печеливш.

„Дали те могат или не могат да намалят производствените разходи до мястото, където има смисъл, това ще диктува успеха или провала на една стартираща компания“, смята Дасгупта. Предвид настоящите технологии, той също така не очаква много пикапи или SUV със слънчева енергия скоро, тъй като допълнителното пространство за панели обикновено не е достатъчно, за да захранва по-тежко превозно средство за дълго време разстояния. Соларният покрив, предлаган на новия Fisker SUV, например, добавя само 1000 мили на година към колата.

Sion се опитва да намали разходите, като използва някои автомобилни части, които вече са на пазара. Компанията също така се опитва да ограничи излишното потребление на енергия по време на производството, като преосмисли поточната линия на автомобилите. Например, панелите на каросерията ще бъдат наситени с цвят, а не боядисани, за да спестят енергия и производствени разходи.

Поуки

Ван дер Хам казва, че един от уроците, които е научил, като е гледал как Tesla расте, е колко е важно да не се опитваме да правим твърде много вътрешно.

„Ние сме партньорска компания“, обяснява той. „Цялата идея зад Lightyear е да се използват съществуващите неща и инфраструктура колкото е възможно повече.“ Слънчевите панели на автомобила са произведени от Калифорния Слънчева енергия, например.

„Правим някои трикове, за да направим панелите наистина ефективни“, казва той, включително дизайн, който гарантира, че панелите, които са в сянка или покрити с птичи изпражнения, не забавят общата скорост на зареждане.

Оптимизацията на панелите, батерията и тялото прави Lightyear One два пъти по-ефективен от Tesla Model S. Всъщност екипът анализира въздействието от поставянето на техните слънчеви панели върху Model 3 на Илон Мъск и пресметна, че това ще добави само 3000 мили на година срещу 8000 за Lightyear One.

„В този смисъл съм съгласен с коментара на Илон“, казва Ван дер Хам. „Поставянето на слънчев панел в момента на Model 3 не добавя толкова много.“

Ако не можете да чакате няколко години за нова соларна кола, вижте проект на YouTubers Bryce & Courtney, които напуснаха работата си и преобразуваха 1988 г. Додж Рам Ван в кемпер със слънчеви панели на покрива, който обиколиха САЩ. Нямате 165 000 долара, които да похарчите за ново слънчево пътуване? Просто завинтете няколко панела отгоре на сегашната си кола за около $1000.

Препоръки на редакторите

• Автомобилът Sony Honda Afeela е на върха на CES и аз съм тук за него
• Днес CES е домакин на състезание за високоскоростни автономни автомобили. Гледайте го тук
• Volvo разкрива електрическия 2022 C40 Recharge с базирана на Android технология за автомобил
• Apple преговаря с Hyundai за възможна кола, потвърждава автомобилният производител
• Приложи спирачки към очакванията на Apple Car, казва анализаторът