Dentro de la carrera a la velocidad de la luz para construir un automóvil de cercanías con energía solar

El Bridgestone World Solar Challenge no es la típica carrera de coches en la que se derriten neumáticos y se quema gasolina. En lugar de un giro con el acelerador alrededor de un óvalo de asfalto, es una prueba de resistencia ecológica a través del interior de Australia.

En el transcurso de cuatro días, máquinas franken experimentales recorren 2.000 millas desde Darwin a Adelaide, utilizando principalmente energía solar. La mayoría de los vehículos no parecen corredores de Fórmula Uno puntiagudos. Diseñados para funcionar con los rayos del sol, algunos de los vehículos se parecen a aerodeslizadores listos para Marte y otros parecen Pop Tarts solares con cuatro ruedas encajadas.

Hace unos años, las curiosidades automotrices que ganaron el World Solar Challenge eran una historia ocasional que aparecía en tu cuenta de Twitter. Con el lanzamiento de vehículos impulsados ​​por energía solar legales para la calle como el Lightyear One y

Sonos Sion de Motors, así como actores establecidos como Toyota y Kia, están probando integraciones de paneles, ha comenzado una nueva carrera para convertirse en la compañía de automóviles solares más grande del mundo.

Los sedanes propulsados ​​por rayos solares también tienen muchos escépticos y detractores. Jeremy Michalek, profesor de Carnegie Mellon y director del Grupo de Electrificación de Vehículos de la universidad, dice que los paneles solares son una caro forma de conseguir millas. El guerrero eléctrico Elon Musk se burla del concepto: "El lugar menos eficiente para instalar energía solar es el automóvil".

Repensar la arquitectura de un automóvil

Arjo van der Ham era un estudiante de ingeniería eléctrica en la Universidad Tecnológica de Eindhoven (Países Bajos) cuando un conocido de El club de patinaje de velocidad de la escuela, Lex Hoefsloot, pidió una reunión para unirse a un equipo que estaba reuniendo para inscribir un automóvil en el World Solar. Desafío. Van der Ham estaba concentrado en una maestría y desconfiaba del proyecto. Pero en la primera reunión, los compañeros ingenieros comenzaron a dibujar diagramas para un vehículo propuesto, y cuando el joven llegó a casa esa noche, estaba enganchado.

Desde finales de 2012 hasta principios de 2013, 20 estudiantes de la universidad holandesa diseñaron y fabricaron un vehículo tan plano que casi parecía un sándwich de helado de la era espacial. En la carrera de octubre, el equipo de Eindhoven quedó tercero, detrás de Gales y Alemania. Pero en la categoría crucero, los jueces tuvieron en cuenta el diseño y la practicidad, y más tarde declararon a Eindhoven como ganador absoluto.

Hoefsloot vio un premio aún mayor y fundó la empresa solar Lightyear con van der Ham como director de tecnología. Siete años después, el equipo ha moldeado lo que han aprendido en un prototipo que se parece menos a un sándwich de helado y más a la elegante parte delantera de un tren bala. Probablemente costará alrededor de $165,000 una vez que llegue al mercado a fines de 2021 (puede reserva uno ahora desembolsando $4,000 reembolsables). Un par de años más tarde llegará una versión más asequible estilo “Tesla Model 3”. Para poner las cosas en marcha, Lightyear ha recaudado 30 millones de dólares, tiene 120 pedidos anticipados y mostró su automóvil de demostración en el CES de Las Vegas en el Foro Económico Mundial en Davos, Suiza.

Entonces, ¿qué sabe el equipo detrás del equipo del automóvil Lightyear One sobre los motores solares que Musk no sabe? “Si Elon reconsiderara esa decisión hoy y tuviera la oportunidad de construir la arquitectura de su automóvil desde cero hoy, en lugar de 2004 [cuando se diseñaron los primeros modelos de Tesla], llegaría a una conclusión diferente”, dice van der Jamón. "El coche solar funciona para Lightyear porque hacemos la arquitectura desde cero".

Gran parte de la innovación más importante de Lightyear ocurre antes de colocar los paneles solares e instalar las baterías. El Lightyear One tiene capacidad para cinco personas pero tiene un esbelto peso en vacío de 2,500 libras. Un Prius inclina la balanza a 3,375 libras. Un Tesla Model 3 cuesta entre 3.500 y 4.100.

"Primero hay que fijarse en los fundamentos", explica van der Ham sobre la ventaja de peso que tiene el Lightyear One sobre otros coches. “Ahí es donde marcarás la mayor diferencia: en la arquitectura. No en los detalles de la tecnología”.

Destacando nuevas pruebas y viejos trucos

Otras empresas, grandes y pequeñas, llevan algún tiempo jugueteando con la energía solar. De 2010 a 2015, Toyota ofreció un techo solar en Estados Unidos como parte de un paquete de lujo opcional para el Prius que también incluía asientos de cuero y aire acondicionado con control remoto. Aproximadamente 95.000 clientes estadounidenses compraron el paquete opcional durante esos años. Desde diciembre de 2019, la compañía también ha vendido 4.500 unidades del nuevo Prius PHV en Japón y Europa, que cuenta con paneles solares en el techo capaces de genera 160 vatios, suficiente para ayudar con la energía auxiliar pero no mover el automóvil por millas significativas (esa opción no está disponible actualmente en el A NOSOTROS.).

Toyota construyó recientemente un prototipo prius con celdas de batería solar altamente eficientes fabricadas por Sharp que pueden generar 860 vatios, potencialmente suficiente para alimentar el automóvil durante más de 25 millas por día. La nueva versión también amplía la cobertura de las celdas desde solo el techo hasta el capó, la puerta trasera y el alerón del maletero. Si bien Toyota generó mucho alboroto sobre las pruebas, el período de revisión se extendió hasta febrero de 2020 sin planes firmes para que el modelo más ecológico apareciera en el mercado. Si la compañía japonesa avanza con un vehículo eléctrico o híbrido que tenga suficientes paneles solares para alimentar el coche, su cuota de mercado híbrido ya le otorga una enorme ventaja sobre cualquier startup. Podría decirse que Toyota tiene la mayor experiencia de cualquier compañía automovilística en términos de comercialización de vehículos solares, incluso aquellos con capacidad limitada.

Kia/Hyundai vende techos solares opcionales (por alrededor de $1,000) en sus modelos híbridos Sonata y Optima en Corea. La compañía tiene planes de ofrecer la actualización en los mercados extranjeros, pero los representantes no divulgarán detalles específicos. En condiciones óptimas, los techos dan a los vehículos unas 800 millas más al año.

Van der Ham señala el techo solar del Sonata como un esfuerzo simbólico en comparación con la integración en el Lightyear. Uno, que promete aprovechará 8.300 millas por año de sus células solares, incluso en una ciudad con niebla como San Francisco. Una buena parte de la ventaja de Lightyear se debe al peso de la carrocería, que está construida con un compuesto de fibra de carbono. y aluminio frente a un automóvil más tradicional como el Sonata, que es de acero (acero de alta resistencia y relativamente liviano, pero aún).

Sono Motors

La alemana Sono Motors está empleando un marco de aluminio liviano para mantener bajo el peso de su Sion, que funciona con energía solar. Si Lightyear es el vehículo deportivo para los alfas con mentalidad ecológica, el Sion es la alternativa asequible para los betas sensatos y adoradores del sol. El hatchback negro cuadrado tiene un frente inclinado y un hatchback que recuerda a un Honda Fit y solo está disponible en un color, negro. Esa elección, como muchas de las características del automóvil, fue decidida por la comunidad que financió el proyecto.

Más de 10,000 personas han reservado el Sion desembolsando $550 reembolsables del precio de compra de $28,000. La entrega está prevista para principios de 2022. Eso es mucha fe en los fundadores que comenzaron el proyecto cuando eran estudiantes y ni siquiera han construido un prototipo formal todavía. El vehículo por el que han estado recorriendo hace poco para ocultar dónde están los paneles solares e incluso tiene una columna de dirección BMW (que será reemplazada más tarde por una propia). Otras decisiones, como si el coche de producción tendrá tracción delantera o trasera, aún no se han ultimado. Ese enfoque abierto al desarrollo ayudó a Sono recientemente financiación colectiva de 55 millones de dólares para ayudar a construir prototipos y llevar el automóvil al mercado.

Sono promete que la energía solar impulsará al Sion a 10 millas por día, lo que puede no parecer mucho, pero eso es más o menos lo que un típico viajero alemán conduce en un día, dice un representante de la compañía. El almacenamiento de la batería se podrá cargar hasta un alcance de 200 a 250 millas. Otras características prácticas incluyen la capacidad de abatir los asientos delanteros y traseros para crear 8 pies de espacio de almacenamiento en la cabina, así como una sección en el puerto de carga del parachoques delantero donde los usuarios pueden enchufar electrodomésticos (en caso de que necesiten preparar un batido mientras acampan).

Construir un coche solar no es fácil ni barato

Si parece que al mundo de los automóviles solares le falta el ingenio estadounidense, eso no es del todo cierto. Ford presentó el prototipo C-MAX Solar Energi en el CES de 2014, pero desde entonces no se han oído muchas noticias. La Universidad de Michigan tiene uno de los mejores equipos de carreras de autos solares del mundo, ya que ganó varias competencias nacionales y quedó tercero en el Bridgestone World Solar Challenge 2019.

El profesor Neil Dasgupta, asesor académico del equipo de carreras de Michigan, dirige un laboratorio de investigación centrado en la energía solar y las baterías y dice que las empresas de automóviles solares probablemente tendrán que enfrentarse a varias compensaciones.

Para empezar, construir un coche solar no es barato. Por supuesto, existen células fotovoltaicas y baterías. Luego está la carrocería compuesta de fibra de carbono que Lightyear y la Universidad de Michigan están empleando para reducir el peso de sus autos. Cada kilo de compuesto de fibra de carbono cuesta bastante, explica Dasgupta. La buena noticia es que el material relativamente liviano puede ser increíblemente seguro.

"Los conductores de coches de carreras salen de los accidentes yendo a 160 kilómetros por hora", señala el profesor. “Esos coches están hechos parcialmente de un compuesto de fibra de carbono. De hecho, pueden llegar a ser más seguros que los coches de acero”. Muchos fabricantes de automóviles ven el potencial en fabricar cuerpos del material, pero es necesario realizar más investigación y desarrollo para reducir el costo. Una startup que construya automóviles solares con células solares, baterías extremadamente eficientes y carrocerías compuestas de fibra de carbono todavía tiene que ser rentable.

“El éxito o el fracaso de una nueva empresa dependerá del hecho de que puedan o no reducir los costos de fabricación hasta donde tenga sentido”, calcula Dasgupta. Dada la tecnología actual, tampoco espera que haya muchas camionetas o SUV propulsadas por energía solar en ningún momento. pronto, ya que el espacio adicional para los paneles generalmente no es suficiente para impulsar un vehículo más pesado por mucho tiempo. distancias. El techo solar ofrecido en el nuevo SUV Fisker, por ejemplo, sólo añade 1.000 millas por año al coche.

Sion está tratando de mantener bajos los costos utilizando algunas piezas de automóviles que ya están en el mercado. La empresa también está intentando limitar el uso excesivo de energía durante la producción repensando la línea de montaje de automóviles. Por ejemplo, los paneles de la carrocería recibirán color en lugar de pintarse para ahorrar energía y costes de producción.

Lecciones aprendidas

Van der Ham dice que una de las lecciones que aprendió al ver crecer a Tesla es la importancia de no intentar hacer demasiado internamente.

"Somos una empresa asociada", explica. "La idea detrás de Lightyear es utilizar el material y la infraestructura existentes tanto como sea posible". Los paneles solares del coche son fabricados por California. Poder del sol, Por ejemplo.

"Hacemos algunos trucos para que los paneles sean realmente eficientes", dice, incluido un diseño que garantiza que los paneles que están en la sombra o cubiertos por excrementos de pájaros no reduzcan la velocidad de carga general.

La optimización de los paneles, la batería y la carrocería hace que el Lightyear One sea dos veces más eficiente que el Tesla Model S. De hecho, el equipo analizó el impacto de colocar sus paneles solares en el Modelo 3 de Elon Musk y calculó que sólo añadiría 3.000 millas al año frente a las 8.000 del Lightyear One.

“En ese sentido, estoy de acuerdo con el comentario de Elon”, afirma Van der Ham. "Poner un panel solar ahora mismo en el Model 3 no aporta mucho".

Si no puede esperar un par de años para tener un nuevo automóvil solar, consulte un proyecto de los YouTubers Bryce y Courtney, quienes renunciaron a sus trabajos y convirtieron un modelo de 1988. Dodge Ram Furgoneta en una caravana con paneles solares en el techo que recorrieron por todo Estados Unidos. ¿No tienes 165.000 dólares para gastar en una nueva atracción solar? Simplemente atornille un par de paneles en la parte superior de su automóvil actual por alrededor de $1,000.

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