Im Lichtgeschwindigkeitsrennen zum Bau eines solarbetriebenen Pendlerautos

Die Bridgestone World Solar Challenge ist kein typisches Autorennen, bei dem die Reifen schmelzen und Benzin in Flammen aufgeht. Anstelle einer Fahrt mit Vollgas um ein Asphalt-Oval handelt es sich um einen umweltbewussten Ausdauertest durch das australische Outback.

Im Laufe von vier Tagen legten experimentelle Frankenmaschinen 2.000 Meilen von Darwin nach Adelaide zurück, hauptsächlich mit Solarenergie. Die meisten Fahrzeuge sehen nicht wie spitze Formel-1-Renner aus. Einige der Fahrzeuge sind so konzipiert, dass sie mit den Sonnenstrahlen fahren, und ähneln marstauglichen Luftkissenfahrzeugen, während andere wie solarbetriebene Pop-Tarts mit vier aufgeschraubten Rädern aussehen.

Vor ein paar Jahren waren die Automobil-Kuriositäten, die die World Solar Challenge gewannen, eine gelegentliche Geek-Story, die durch Ihren Twitter-Feed huschte. Mit der Einführung von straßenzugelassenen solarbetriebenen Fahrzeugen wie dem Lightyear One und Sonos Motors’ Sion sowie etablierte Player wie Toyota und Kia testen Panel-Integrationen, ein neuer Wettlauf um den Titel des größten Solarautoherstellers der Welt hat begonnen.

Limousinen mit Sonnenstrahlantrieb haben auch viele Skeptiker und Kritiker. Carnegie Mellon-Professor Jeremy Michalek, Direktor der Vehicle Electrification Group der Universität, sagt, Solarmodule seien eine teuer Möglichkeit, Meilen zu sammeln. Der Elektrokrieger Elon Musk macht sich darüber lustig Konzept: „Der am wenigsten effiziente Ort, um Solarenergie zu installieren, ist das Auto.“

Die Architektur eines Autos neu denken

Arjo van der Ham war ein Jungstudent der Elektrotechnik an der Technischen Universität Eindhoven in den Niederlanden, als ein Bekannter aus Der Eisschnelllaufclub der Schule, Lex Hoefsloot, bat um ein Treffen über den Beitritt zu einem Team, das er zusammenstellen wollte, um ein Auto in der World Solar zu starten Herausforderung. Van der Ham konzentrierte sich auf einen Masterabschluss und war dem Projekt gegenüber misstrauisch. Doch beim ersten Treffen begannen die Ingenieurskollegen, Diagramme für ein geplantes Fahrzeug zu zeichnen, und als der Junior an diesem Abend nach Hause kam, war er begeistert.

Von Ende 2012 bis Anfang 2013 entwarfen und bauten 20 Studenten der niederländischen Universität ein Fahrzeug, das so flach war, dass es fast wie ein Eiscremesandwich aus dem Weltraumzeitalter aussah. Beim Rennen im Oktober belegte das Eindhoven-Team den dritten Platz hinter Wales und Deutschland. Doch in der Kategorie der Cruiser berücksichtigten die Juroren Design und Praktikabilität und erklärten Eindhoven später zum Gesamtsieger.

Hoefsloot erspähte einen noch größeren Gewinn und gründete das Solarunternehmen Lightyear mit van der Ham als Chief Technology Officer. Sieben Jahre später hat das Team das Gelernte in einen Prototyp umgesetzt, der weniger wie ein Eiscremesandwich, sondern eher wie die schlanke Front eines Hochgeschwindigkeitszugs aussieht. Sobald es Ende 2021 auf den Markt kommt, wird es wahrscheinlich etwa 165.000 US-Dollar kosten (Sie können es). Reservieren Sie jetzt eines indem Sie rückzahlbare 4.000 US-Dollar einzahlen). Eine günstigere Version im „Tesla Model 3“-Stil wird ein paar Jahre später auf den Markt kommen. Um die Dinge ins Rollen zu bringen, hat Lightyear 30 Millionen US-Dollar gesammelt, 120 Vorbestellungen erhalten und sein Demoauto von der CES in Las Vegas bis zum Weltwirtschaftsforum in Davos, Schweiz, präsentiert.

Was weiß das Team hinter dem Autoteam Lightyear One über solarbetriebene Motoren, was Musk nicht weiß? „Wenn Elon diese Entscheidung heute noch einmal überdenken würde und die Gelegenheit hätte, die Architektur seines Autos von Grund auf neu zu bauen „Heute statt 2004 [als Teslas frühe Modelle entworfen wurden] würde er zu einem anderen Schluss kommen“, sagt van der Schinken. „Das Solarauto funktioniert für Lightyear, weil wir die Architektur von Grund auf entwerfen.“

Ein Großteil der wichtigsten Innovationen von Lightyear geschieht, bevor Solarmodule angebracht und Batterien installiert werden. Der Lightyear One bietet Platz für fünf Personen, hat aber ein schlankes Leergewicht von 2.500 Pfund. Ein Prius bringt 3.375 Pfund auf die Waage. Ein Tesla Model 3 kostet zwischen 3.500 und 4.100.

„Man muss sich wirklich, wirklich, wirklich zuerst die Grundlagen ansehen“, erklärt van der Ham den Gewichtsvorteil, den der Lightyear One gegenüber anderen Autos hat. „Hier werden Sie den größten Unterschied machen – in der Architektur. Nicht in den Details der Technologie.“

Neue Tests und alte Spielereien ins Rampenlicht rücken

Andere große und kleine Unternehmen beschäftigen sich schon seit einiger Zeit mit Solarenergie. Von 2010 bis 2015 bot Toyota in Amerika ein Solardach als Teil eines optionalen Luxuspakets für den Prius an, das auch Ledersitze und eine ferngesteuerte Klimaanlage umfasste. In diesen Jahren kauften etwa 95.000 US-Kunden das optionale Paket. Seit Dezember 2019 hat das Unternehmen außerdem 4.500 Exemplare des neuen Prius PHV in Japan und Europa verkauft, der über Solarpaneele auf dem Dach verfügt Erzeugt 160 Watt – genug, um die Hilfsenergie zu unterstützen, aber das Auto nicht über nennenswerte Kilometer zu bewegen (diese Option ist derzeit in der EU nicht verfügbar). UNS.).

Toyota hat kürzlich einen gebaut Prius-Prototyp mit hocheffizienten, von Sharp hergestellten Solarbatteriezellen, die 860 Watt erzeugen können, potenziell genug, um das Auto für mehr als 25 Meilen pro Tag anzutreiben. Die neue Version erweitert außerdem die Zellabdeckung vom Dach auf die Motorhaube, die Heckklappe und den Heckspoiler. Während Toyota viel Aufhebens um die Tests machte, erstreckte sich der Testzeitraum bis Februar 2020, ohne dass konkrete Pläne für die Markteinführung des umweltfreundlicheren Modells bestanden. Wenn das japanische Unternehmen mit einem Elektro- oder Hybridfahrzeug vorankommt, das über genügend Solarpaneele verfügt, um das Auto anzutreiben, verschafft ihm sein Hybrid-Marktanteil bereits einen enormen Vorteil gegenüber jedem Start-up. Toyota verfügt wohl von allen Automobilherstellern über die größte Erfahrung in der Vermarktung von Solarfahrzeugen, selbst solchen mit begrenzter Kapazität.

Kia/Hyundai verkauft optionale Solardächer (für etwa 1.000 US-Dollar) für seine Hybridmodelle Sonata und Optima in Korea. Das Unternehmen plant, das Upgrade auf ausländischen Märkten anzubieten, die Vertreter machen jedoch keine Angaben zu Einzelheiten. Unter optimalen Bedingungen bescheren die Dächer den Fahrzeugen etwa 800 Meilen mehr pro Jahr.

Van der Ham weist darauf hin, dass das Solardach der Sonata im Vergleich zur Integration beim Lightyear eine symbolische Maßnahme sei Eines, von dem er verspricht, dass es mit seinen Solarzellen 8.300 Meilen pro Jahr zurücklegen wird, selbst in einer nebligen Stadt wie San Francisco. Ein großer Teil des Vorteils von Lightyear ist auf das Gewicht der Karosserie zurückzuführen, die aus Kohlefaserverbundwerkstoff besteht und Aluminium im Vergleich zu einem traditionelleren Auto wie dem Sonata, das aus Stahl besteht (hochfester, relativ leichter Stahl, aber Trotzdem).

Sono Motors

Das deutsche Unternehmen Sono Motors verwendet einen leichten Aluminiumrahmen, um das Gewicht seines solarbetriebenen Sion niedrig zu halten. Wenn Lightyear das sportliche Fahrzeug für umweltbewusste Alphas ist, ist Sion die erschwingliche Alternative für vernünftige, sonnenhungrige Betas. Das kastenförmige schwarze Fließheckmodell hat eine schräge Front und ein Fließheck, das an einen Honda Fit erinnert, und ist nur in einer Farbe erhältlich: Schwarz. Diese Wahl wurde, wie viele andere Merkmale des Autos, von der Gemeinschaft getroffen, die das Projekt finanziert.

Mehr als 10.000 Menschen haben den Sion vorbestellt und dafür 550 US-Dollar für den Kaufpreis von 28.000 US-Dollar gezahlt. Die Lieferung ist für Anfang 2022 geplant. Das ist großes Vertrauen in Gründer, die das Projekt bereits als Studenten begonnen haben und noch nicht einmal einen formellen Prototyp gebaut haben. Das Fahrzeug, durch das sie gefahren sind, verdeckt kaum die Position der Solarpaneele und verfügt sogar über eine BMW-Lenksäule (die später durch eine proprietäre ersetzt werden soll). Andere Entscheidungen, etwa ob das Serienfahrzeug Front- oder Hinterradantrieb haben wird, müssen noch getroffen werden. Dieser offene Entwicklungsansatz hat Sono kürzlich geholfen Crowdfunding in Höhe von 55 Millionen US-Dollar um beim Bau von Prototypen zu helfen und das Auto auf den Markt zu bringen.

Sono verspricht, dass der Sion mit der Solarenergie 10 Meilen pro Tag zurücklegen wird, was vielleicht nicht viel zu sein scheint, aber das ist ungefähr die Fahrt, die ein typischer deutscher Pendler an einem Tag zurücklegt, sagt ein Unternehmensvertreter. Der Batteriespeicher soll bis zu einer Reichweite von 200 bis 250 Meilen aufladbar sein. Zu den weiteren praktischen Merkmalen gehört die Möglichkeit, die Vorder- und Rücksitze umzuklappen, um 8 Fuß Stauraum in der Kabine sowie einen Bereich zu schaffen Am Ladeanschluss an der vorderen Stoßstange können Benutzer Haushaltsgeräte anschließen (falls Sie beim Camping einen Smoothie mixen müssen).

Der Bau eines Solarautos ist nicht einfach – und auch nicht billig

Wenn es so aussieht, als ob der Welt der Solarautos der amerikanische Einfallsreichtum fehlt, ist das nicht ganz richtig. Ford stellte 2014 auf der CES das Konzeptauto C-MAX Solar Energi vor, doch seitdem gab es nicht viel Neues. Die University of Michigan verfügt über eines der besten Solarauto-Rennteams der Welt, das mehrere nationale Wettbewerbe gewonnen und bei der Bridgestone World Solar Challenge 2019 den dritten Platz belegt hat.

Professor Neil Dasgupta, Fakultätsberater des Michigan-Rennteams, leitet ein Forschungslabor mit Schwerpunkt auf Solarenergie und Batterien und sagt, dass Solarautohersteller wahrscheinlich mit mehreren Kompromissen zu kämpfen haben.

Zunächst einmal ist der Bau eines Solarautos nicht billig. Natürlich gibt es Photovoltaikzellen und Batterien. Dann ist da noch die Karbonfaser-Verbundkarosserie, die Lightyear und die University of Michigan einsetzen, um das Gewicht ihrer Autos zu senken. Jedes Pfund Kohlefaserverbundwerkstoff kostet ziemlich viel, erklärt Dasgupta. Die gute Nachricht ist, dass das relativ leichte Material beeindruckend sicher sein kann.

„Rennwagenfahrer kommen aus Unfällen mit 100 Meilen pro Stunde heraus“, bemerkt der Professor. „Diese Autos bestehen teilweise aus Kohlefaserverbundwerkstoff. Sie können tatsächlich sicherer sein als Autos auf Stahlbasis.“ Viele Automobilhersteller sehen das Potenzial darin Herstellung von Körpern aus dem Material, aber es muss mehr Forschung und Entwicklung betrieben werden, um die Kosten zu senken. Ein Startup, das Solarautos mit Solarzellen, extrem effizienten Batterien und Karosserien aus Kohlefaserverbundwerkstoffen baut, muss immer noch profitabel sein.

„Ob sie die Herstellungskosten auf ein sinnvolles Maß senken können oder nicht, wird über den Erfolg oder Misserfolg eines Startup-Unternehmens entscheiden“, schätzt Dasgupta. Angesichts der aktuellen Technologie rechnet er auch nicht damit, dass es bald viele sonnenbetriebene Pickup-Trucks oder SUVs geben wird bald, da der zusätzliche Platz für die Schalttafeln normalerweise nicht ausreicht, um ein schwereres Fahrzeug lange anzutreiben Entfernungen. Das neu angebotene Solardach Fisker-SUVBeispielsweise bringt das Auto nur 1.000 Meilen pro Jahr dazu.

Sion versucht, die Kosten niedrig zu halten, indem es einige bereits auf dem Markt erhältliche Autoteile verwendet. Das Unternehmen versucht außerdem, den übermäßigen Energieverbrauch während der Produktion zu begrenzen, indem es die Automobilmontagelinie neu überdenkt. Beispielsweise werden die Karosserieteile nicht lackiert, sondern mit Farbe versehen, um Energie und Produktionskosten zu sparen.

Gewonnene Erkenntnisse

Van der Ham sagt, eine der Lektionen, die er aus dem Wachstum von Tesla gelernt habe, sei, wie wichtig es sei, nicht zu viel intern zu machen.

„Wir sind ein Partnerschaftsunternehmen“, erklärt er. „Die gesamte Idee hinter Lightyear besteht darin, vorhandene Ressourcen und Infrastruktur so weit wie möglich zu nutzen.“ Die Solarmodule des Autos werden von California’s hergestellt Sonnenkraft, Zum Beispiel.

„Wir wenden einige Tricks an, um die Panels wirklich effizient zu machen“, sagt er, einschließlich eines Designs, das sicherstellt, dass Panels, die im Schatten liegen oder von Vogelkot bedeckt sind, die Gesamtladegeschwindigkeit nicht verlangsamen.

Durch die Optimierung der Panels, der Batterie und des Gehäuses ist der Lightyear One doppelt so effizient wie das Tesla Model S. Tatsächlich analysierte das Team die Auswirkungen des Einbaus seiner Solarmodule in Elon Musks Model 3 und ging davon aus, dass dadurch nur 3.000 Meilen pro Jahr hinzukommen würden, gegenüber 8.000 beim Lightyear One.

„In diesem Sinne stimme ich Elons Kommentar zu“, sagt Van der Ham. „Der Einbau eines Solarpanels in das Modell 3 bringt nicht viel.“

Wenn Sie nicht ein paar Jahre auf ein neues Solarauto warten können, schauen Sie sich ein Projekt der YouTuber Bryce & Courtney an, die ihre Jobs kündigten und ein 1988er umbauten Dodge Ram Van in ein Wohnmobil mit Sonnenkollektoren auf dem Dach, mit dem sie durch die USA tourten. Sie haben keine 165.000 US-Dollar, die Sie für ein neues Solarfahrzeug ausgeben können? Schrauben Sie für etwa 1.000 US-Dollar einfach ein paar Bleche auf das Dach Ihres aktuellen Autos.

Empfehlungen der Redaktion

• Das Sony Honda Afeela-Auto ist der Höhepunkt der CES und ich bin voll und ganz dafür
• Auf der CES findet heute ein autonomes Hochgeschwindigkeitsautorennen statt. Sehen Sie es sich hier an
• Volvo stellt den elektrischen C40 Recharge 2022 mit Android-basierter In-Car-Technologie vor
• Apple verhandelt mit Hyundai über mögliches Auto, bestätigt Autohersteller
• Bremsen Sie die Apple Car-Erwartungen, sagt ein Analyst