Inde i Light-Speed ​​Race for at bygge en solcelledrevet pendlerbil

Bridgestone World Solar Challenge er ikke dit typiske dæksmeltende, gasfyrende billøb. I stedet for et drej med gashåndtaget rundt om en blacktop oval, er det en øko-minded udholdenhedstest gennem Australian Outback.

I løbet af fire dage kørte eksperimentelle franken-maskiner 2.000 miles fra Darwin til Adelaide, primært ved hjælp af solenergi. De fleste af køretøjerne ligner ikke spidse Formel 1-racere. Designet til at køre på solens stråler, ligner nogle af køretøjerne Mars-klare luftpudefartøjer, og andre ligner solcelletærter med fire hjul på.

For et par år siden var de automotive kuriositeter, der vandt World Solar Challenge, en lejlighedsvis gejs-historie, der blinkede gennem dit Twitter-feed. Med lanceringen af ​​gadelovlige solcelledrevne køretøjer som Lightyear One og

Sonos Motors' Sion, såvel som etablerede spillere som Toyota og Kia, der tester panelintegrationer, er begyndt et nyt kapløb om at blive det største solcellebilfirma i verden.

Sunray-drevne sedaner har også masser af skeptikere og modstandere. Carnegie Mellon-professor Jeremy Michalek, direktør for universitetets Vehicle Electrification Group, siger, at solpaneler er en dyrt måde at komme miles på. Elektrisk kriger Elon Musk plys-puh koncept: "Det mindst effektive sted at placere solenergi er på bilen."

Nytænkning af en bils arkitektur

Arjo van der Ham var juniorelektroingeniørstuderende ved Eindhoven University of Technology i Holland, da en bekendt fra skolens hurtigløbsklub, Lex Hoefsloot, bad om at mødes om at blive medlem af et hold, han var ved at samle for at køre ind i en bil i World Solar Udfordring. Van der Ham var fokuseret på en mastergrad og var på vagt over for projektet. Men ved det første møde begyndte andre ingeniører at tegne diagrammer for et foreslået køretøj, og da junior kom hjem den aften, var han hooked.

Fra slutningen af ​​2012 til begyndelsen af ​​2013 har 20 studerende fra det hollandske universitet designet og fremstillet et køretøj så fladt, at det næsten lignede en issandwich fra rumalderen. Ved oktober-løbet rullede Eindhoven-holdet ind på tredjepladsen, efter Wales og Tyskland. Men i kategorien cruiser-klassen tog dommerne hensyn til design og praktiske forhold og udråbte senere Eindhoven til den samlede vinder.

Hoefsloot spionerede en endnu større pris og grundlagde Lightyear solcellefirma med van der Ham som teknologichef. Syv år senere har holdet støbt, hvad de har lært, til en prototype, der ligner mindre en issandwich og mere som den slanke front på et kugletog. Det vil sandsynligvis koste omkring $165.000, når det kommer på markedet i slutningen af ​​2021 (du kan reserver en nu ved at trække et refunderbart $4.000 ned). En mere overkommelig version i "Tesla Model 3"-stil kommer et par år senere. For at få tingene til at rulle har Lightyear rejst 30 millioner dollars, har 120 forudbestillinger og vist sin demobil fra CES i Las Vegas til World Economic Forum i Davos, Schweiz.

Så hvad ved holdet bag Lightyear One-bilteamet om solcelledrevne motorer, som Musk ikke ved? "Hvis Elon skulle genoverveje den beslutning i dag og have mulighed for at bygge arkitekturen af ​​sin bil fra bunden i dag i stedet for 2004 [da Teslas tidlige modeller blev designet], ville han komme til en anden konklusion," siger van der Skinke. "Solbilen fungerer for Lightyear, fordi vi laver arkitekturen fra bunden."

Meget af Lightyears vigtigste innovation sker, før det monterer solpaneler og installerer batterierne. Lightyear One har plads til fem personer, men har en slank egenvægt på 2.500 pund. En Prius tipper vægten ved 3.375 lbs. En Tesla Model 3 kommer på mellem 3.500 og 4.100.

"Du skal virkelig, virkelig, virkelig se på det grundlæggende først," forklarer van der Ham om den vægtfordel, Lightyear One har i forhold til andre biler. "Det er der, du kommer til at gøre den største forskel - i arkitekturen. Ikke i detaljerne i teknologien."

Fokus på nye tests og gamle gimmicks

Andre virksomheder, store som små, har rodet rundt med solenergi i nogen tid. Fra 2010 til 2015 tilbød Toyota et solcelletag i Amerika som en del af en valgfri luksuspakke til Prius, der også omfattede lædersæder og fjernbetjent aircondition. Omkring 95.000 amerikanske kunder købte den valgfrie pakke i disse år. Siden december 2019 har virksomheden også solgt 4.500 af den nye Prius PHV i Japan og Europa, som har solpaneler på taget, der kan genererer 160 watt - nok til at hjælpe med hjælpekraft, men ikke flytte bilen i betydelige kilometer (den mulighed er i øjeblikket ikke tilgængelig i OS.).

Toyota har for nylig bygget en Prius prototype med højeffektive, Sharp-fremstillede solbattericeller, der kan generere 860 watt, potentielt nok til at drive bilen i mere end 25 miles om dagen. Den nye version udvider også celledækningen fra kun tag til motorhjelm, bagklapdør og bagagerumsspoiler. Mens Toyota lavede meget larm om testene, forlængede gennemgangsperioden til februar 2020 uden faste planer om, at den mere miljøvenlige model skulle dukke op på markedet. Hvis det japanske firma bevæger sig fremad med et el-køretøj eller en hybrid, der har nok solpaneler til at drive bilen, giver dets hybridmarkedsandel den allerede en enorm fordel i forhold til enhver startup. Toyota har uden tvivl den største erfaring af enhver bilvirksomhed med hensyn til markedsføring af solcellebiler, selv dem med begrænset kapacitet.

Kia/Hyundai sælger valgfri solcelletage (til omkring $1.000) på sine Sonata og Optima hybridmodeller i Korea. Virksomheden har planer om at tilbyde opgraderingen på oversøiske markeder, men reps vil ikke afsløre detaljer. Ved optimale forhold giver tagene køretøjerne omkring 800 miles mere om året.

Van der Ham peger på Sonataens solcelletag som en symbolsk indsats sammenlignet med integrationen på Lightyear En, som han lover vil få 8.300 miles om året ud af sine solceller, selv i en tåget by som San Francisco. En god del af Lightyears fordel går tilbage til vægten af ​​kroppen, som er konstrueret af kulfiberkomposit og aluminium versus en mere traditionel bil som Sonata, som er stål (højstyrke, relativt let stål, men stadig).

Sono Motors

Tysklands Sono Motors anvender en letvægts aluminiumsramme for at holde vægten nede på sin solcelledrevne Sion. Hvis Lightyear er den sporty tur for øko-mindede alfaer, er Sion det overkommelige alternativ til fornuftige, soldyrkende betaversioner. Den boxy sorte hatchback har en skrå front og hatchback, der minder om en Honda Fit og kommer kun i én farve, sort. Det valg blev, ligesom mange af funktionerne på bilen, besluttet af samfundet, der finansierede projektet.

Mere end 10.000 mennesker har forudbestilt Sion ved at udskyde en refunderbar $550 mod købsprisen på $28.000. Levering er berammet til begyndelsen af ​​2022. Det er en stor tro på grundlæggere, der startede projektet, da de var studerende og ikke engang har bygget en formel prototype endnu. Køretøjet, de har turneret rundt, gør ikke meget for at maskere, hvor solpanelerne er og har endda en BMW-ratstamme (som senere skal udskiftes med en proprietær). Andre beslutninger, som om produktionsbilen skal være for- eller baghjulsdrevet, er endnu ikke endelige. Den åbne tilgang til udvikling hjalp Sono for nylig crowdfundet 55 millioner dollars at hjælpe med at bygge prototyper og få bilen på markedet.

Sono lover, at solenergien vil drive Sion 10 miles om dagen, hvilket måske ikke virker af meget, men det er omtrent, hvad en typisk tysk pendler kører på en dag, siger en firmarepræsentant. Batterilageret kan oplades op til en rækkevidde på 200 til 250 mil. Andre praktiske funktioner inkluderer muligheden for at falde for- og bagsæderne ned for at skabe 8 fods kabineopbevaring samt en sektion på den forreste kofanger-opladningsport, hvor brugerne kan tilslutte husholdningsapparater (i tilfælde af, at du skal blende en smoothie, mens du camperer).

Det er ikke nemt - eller billigt at bygge en solcellebil

Hvis det ser ud til, at solbilverdenen mangler amerikansk opfindsomhed, er det ikke helt sandt. Ford introducerede C-MAX Solar Energi Concept-bilen på CES i 2014, men der er ikke hørt meget nyt siden. University of Michigan har et af de bedste solar car race teams i verden, efter at have vundet adskillige nationale konkurrencer og placeret på tredjepladsen ved 2019 Bridgestone World Solar Challenge.

Professor Neil Dasgupta, fakultetsrådgiver for Michigan race team, driver et forskningslaboratorium med fokus på solenergi og batterier og siger, at solcellebilfirmaer sandsynligvis vil kæmpe med flere afvejninger.

For det første er det ikke billigt at bygge en solcellebil. Selvfølgelig er der solceller og batterier. Så er der kulfiberkomposithuset, som Lightyear og University of Michigan bruger til at reducere deres bilers vægt. Hvert pund kulfiberkomposit koster ret meget, forklarer Dasgupta. Den gode nyhed er, at det relativt lette materiale kan være imponerende sikkert.

"Racebilister går ud af ulykker med 100 miles i timen," bemærker professoren. "De biler er delvist lavet af kulfiberkomposit. De kan faktisk ende med at blive sikrere end stålbaserede biler." Mange bilproducenter ser potentialet i at lave kroppe af materialet, men der skal laves mere forskning og udvikling for at få omkostningerne ned. En startup, der bygger solcellebiler med solceller, ekstremt effektive batterier og kulfiber-kompositkarosserier, skal stadig være rentabel.

"Om de kan få produktionsomkostningerne ned til, hvor det giver mening, vil diktere succesen eller fiaskoen for en nystartet virksomhed," talte Dasgupta. I betragtning af den nuværende teknologi forventer han heller ikke mange soldrevne pickup trucks eller SUV'er når som helst snart, da den ekstra plads til paneler normalt ikke er nok til at drive et tungere køretøj i lang tid afstande. Solar tag tilbydes på den nye Fisker SUVf.eks. tilføjer bilen kun 1.000 miles om året.

Sion forsøger at holde omkostningerne nede ved at bruge nogle bildele, der allerede er på markedet. Virksomheden forsøger også at begrænse overskydende energiforbrug under produktionen ved at genoverveje bilernes samlebånd. For eksempel vil karrosseripanelerne blive infunderet med farve i stedet for malet for at spare energi og produktionsomkostninger.

Erfaringer

Van der Ham siger, at en af ​​de erfaringer, han har lært af at se Tesla vokse, er vigtigheden af ​​ikke at prøve at gøre for meget internt.

"Vi er en partnerskabsvirksomhed," forklarer han. "Hele ideen bag Lightyear er at bruge eksisterende ting og infrastruktur så meget som muligt." Bilens solpaneler er fremstillet af Californiens Solkraft, for eksempel.

"Vi laver nogle tricks for at gøre panelerne virkelig effektive," siger han, herunder et design, der sikrer, at paneler, der er i skygge eller dækket af fugleafskær, ikke sænker den samlede opladningshastighed.

Optimeringen af ​​panelerne, batteriet og kroppen gør Lightyear One dobbelt så effektiv som Tesla Model S. Faktisk analyserede holdet virkningen af ​​at sætte deres solpaneler på Elon Musks Model 3 og regnede med, at det kun ville tilføje 3.000 miles om året mod 8.000 for Lightyear One.

"På den måde er jeg enig i Elons kommentar," siger Van der Ham. "At sætte et solpanel lige nu på Model 3 tilføjer ikke så meget."

Hvis du ikke kan vente et par år på en ny solcellebil, så tjek et projekt af YouTubers Bryce & Courtney, som sagde deres job op og konverterede en 1988 Dodge Ram Van ind i en autocamper med solpaneler på taget, som de turnerede rundt i USA. Har du ikke 165.000 dollars at bruge på en ny solcelletur? Bare bolt et par paneler på toppen af ​​din nuværende bil for omkring $1.000.

Redaktørens anbefalinger

• Sony Honda Afeela-bilen er peak CES, og jeg er helt her for det
• CES er vært for et højhastigheds-autoløb i dag. Se den her
• Volvo afslører den elektriske 2022 C40 Recharge med Android-drevet in-car tech
• Apple i forhandlinger med Hyundai om mulig bil, bekræfter bilproducenten
• Sæt bremser på Apple Car-forventningerne, siger analytiker