Päikeseenergial töötava linnasõiduauto ehitamiseks mõeldud Light-Speed ​​Race

Bridgestone World Solar Challenge ei ole teie tüüpiline rehvisulatus- ja gaasipõletusautode võidusõit. Musta kattega ovaali ümber gaasihoovaga keeramise asemel on tegemist keskkonnasõbraliku vastupidavuse testiga Austraalia Outbacki katsel.

Nelja päeva jooksul liikusid eksperimentaalsed Franken-masinad 2000 miili kaugusel Darwinist Adelaide'i, kasutades peamiselt päikeseenergiat. Enamik sõidukeid ei näe välja nagu teravad vormel-1 võidusõitjad. Mõned sõidukid, mis on mõeldud sõitma päikesekiirtel, meenutavad Marsi jaoks valmis hõljukeid ja teised näevad välja nagu päikesepatareid, millel on neli ratast.

Mõned aastad tagasi olid World Solar Challenge'i võitnud autotööstuse kurioosumid aeg-ajalt teie Twitteri voost läbi vilksatud nn. Tänavalegaalsete päikeseenergial töötavate sõidukite, nagu Lightyear One ja

Sonos Motorsi Sion, aga ka väljakujunenud mängijad, nagu Toyota ja Kia, testivad paneelide integratsioone, on alanud uus võidujooks olla maailma suurim päikeseautode ettevõte.

Sunray jõul liikuvatel sedaanidel on ka ohtralt skeptikuid ja taunijaid. Carnegie Melloni professor Jeremy Michalek, ülikooli sõidukite elektrifitseerimisgrupi direktor, ütleb, et päikesepaneelid on kallis viis kilomeetreid saada. Elektrisõdalane Elon Musk pooh-poohs kontseptsioon: "Kõige vähem tõhus koht päikeseenergia paigaldamiseks on autos."

Auto arhitektuuri ümbermõtestamine

Arjo van der Ham oli Hollandis Eindhoveni Tehnikaülikoolis noorem elektrotehnika tudeng, kui tuttav kooli kiiruisuklubi Lex Hoefsloot palus kohtuda, et liituda meeskonnaga, mille ta koostas, et pääseda World Solari autoga. Väljakutse. Van der Ham oli keskendunud magistrikraadile ja oli projekti suhtes ettevaatlik. Kuid esimesel kohtumisel hakkasid kolleegid insenerid kavandatava sõiduki jaoks skeeme joonistama ja selleks ajaks, kui juunior sel õhtul koju jõudis, oli ta haak.

2012. aasta lõpust 2013. aasta alguseni projekteerisid ja valmistasid 20 Hollandi ülikooli tudengit nii tasase sõiduki, mis nägi peaaegu välja nagu kosmoseajastu jäätisevõileib. Oktoobrivõistlusel veeres Eindhoveni meeskond Walesi ja Saksamaa järel kolmandaks. Kuid ristlejaklassi kategoorias võtsid kohtunikud arvesse disaini ja praktilisust ning kuulutasid hiljem üldvõitjaks Eindhoveni.

Hoefsloot otsis veelgi suuremat auhinda ja asutas Lightyeari päikeseenergia ettevõtte, mille tehnoloogiajuht oli van der Ham. Seitse aastat hiljem on meeskond vorminud õpitu prototüübiks, mis näeb välja vähem nagu jäätisevõileib ja rohkem nagu kuulirongi klanitud esiosa. Tõenäoliselt maksab see umbes 165 000 dollarit, kui see turule jõuab 2021. aasta lõpus (saate reserveeri üks kohe tagasimakstava 4000 dollari maha löömisega). Soodsam “Tesla Model 3” stiilis versioon jõuab kohale paari aasta pärast. Asjade käimatõmbamiseks on Lightyear kogunud 30 miljonit dollarit, tal on 120 eeltellimust ja ta näitas oma demoautot Las Vegase CES-il Šveitsis Davosis toimuval Maailma Majandusfoorumil.

Niisiis, mida teab Lightyear One’i automeeskonna meeskond päikeseenergial töötavatest mootoritest, mida Musk ei tea? "Kui Elon peaks täna selle otsuse uuesti üle vaatama ja tal oleks võimalus ehitada oma auto arhitektuur nullist üles täna, mitte 2004. aastal [kui Tesla varajased mudelid disainiti], jõuaks ta teistsugusele järeldusele,” ütleb van der Sink. "Päikeseenergia auto töötab Lightyeari jaoks, sest me teeme arhitektuuri algusest peale."

Suur osa Lightyeari kõige olulisematest uuendustest toimub enne päikesepaneelide kinnitamist ja akude paigaldamist. Lightyear One mahutab viis inimest, kuid selle tühimass on 2500 naela. Prius kallutab kaalu 3375 naela. Tesla Model 3 on vahemikus 3500–4100.

"Kõigepealt peate vaatama põhitõdesid," selgitab van der Ham Lightyear One'i kaalueelist teiste autode ees. "See on koht, kus te teete suurima erinevuse - arhitektuuris. Mitte tehnoloogia üksikasjades.

Uute testide ja vanade trikkide esiletõstmine

Teised suured ja väikesed ettevõtted on päikeseenergiaga juba mõnda aega askeldanud. Aastatel 2010–2015 pakkus Toyota Ameerikas päikesekatust Priuse valikulise luksuspaketi osana, mis sisaldas ka nahkistmeid ja kaugjuhitavat kliimaseadet. Nende aastate jooksul ostis valikulise paketi umbes 95 000 USA klienti. Alates 2019. aasta detsembrist on ettevõte müünud ​​Jaapanis ja Euroopas ka 4500 uut Prius PHV-d, mille katusel on päikesepaneelid, mis on võimelised genereerib 160 vatti – piisav, et aidata abi toiteallikaga, kuid ei liiguta autot märkimisväärseid miile (see valik pole praegu saadaval USA).

Toyota ehitas hiljuti a Priuse prototüüp ülitõhusate, Sharpi toodetud päikesepatareielementidega, mis suudavad toota 860 vatti, millest potentsiaalselt piisab auto toiteks 25+ miili päevas. Uus versioon laiendab ka lahtri katvust ainult katusest kuni kapoti, tagumise luugi ja pagasiruumi spoilerini. Kuigi Toyota tegi testide kohta palju müra, pikenes ülevaatusperiood 2020. aasta veebruarini ilma kindlate plaanideta keskkonnasõbralikuma mudeli turule toomiseks. Kui Jaapani ettevõte liigub edasi elektrisõiduki või hübriidiga, millel on piisavalt päikesepaneele, et autot toita, annab tema hübriidi turuosa juba suure eelise iga idufirma ees. Toyotal on väidetavalt kõige rohkem kogemusi kõigist autofirmadest päikeseenergia sõidukite turustamisel, isegi piiratud võimsusega sõidukitel.

Kia/Hyundai müüb oma Sonata ja Optima hübriidmudelitele valikulisi päikesekatuseid (umbes 1000 dollari eest) Koreas. Ettevõttel on plaanis pakkuda uuendust välisturgudel, kuid esindajad ei avalda üksikasju. Optimaalsetes tingimustes annavad katused sõidukitele umbes 800 miili aastas rohkem.

Van der Ham viitab Sonata päikesekatusele kui sümboolsele pingutusele võrreldes Lightyeari integreerimisega Üks, mille ta lubab, et see saab oma päikesepatareidest 8300 miili aastas välja isegi uduses linnas nagu San Francisco. Suur osa Lightyeari eelistest tuleneb kere kaalust, mis on valmistatud süsinikkiudkomposiidist ja alumiinium võrreldes traditsioonilisema autoga nagu Sonata, mis on terasest (kõrge tugevusega, suhteliselt kerge teras, kuid ikka).

Sono mootorid

Saksamaa Sono Motors kasutab oma päikeseenergial töötava Sioni kaalu vähendamiseks kerget alumiiniumraami. Kui Lightyear on ökonoomsete alfade sportlik sõit, siis Sion on taskukohane alternatiiv mõistlikele, päikest kummardavatele beetaversioonidele. Kastmustal luukpäral on kaldus esiosa ja luukpära, mis meenutavad Honda Fitit ning seda on saadaval ainult ühte värvi, musta. Selle valiku, nagu ka paljud auto funktsioonid, otsustas projekti rahastav kogukond.

Rohkem kui 10 000 inimest on Sioni ette tellinud, makstes 28 000 dollari suuruse ostuhinna eest tagasi 550 dollarit. Tarneaeg on 2022. aasta alguses. See on suur usk asutajatesse, kes alustasid projektiga, kui nad olid üliõpilased, ega ole veel isegi ametlikku prototüüpi ehitanud. Sõiduk, millega nad on ringi sõitnud, ei varja päikesepaneelide asukohta ja sellel on isegi BMW roolisammas (mis hiljem asendatakse patenteeritud roolisambaga). Muud otsused, näiteks kas seeriaauto on esi- või tagaveoline, pole veel lõplikult langetatud. See avatud lähenemine arengule aitas Sonot hiljuti ühisrahastatud 55 miljonit dollarit aidata luua prototüüpe ja tuua auto turule.

Sono lubab, et päikeseenergia liigutab Sioni 10 miili päevas, mis ei pruugi tunduda palju, kuid umbes nii sõidab tavaline Saksa pendelrändur päevas, ütleb ettevõtte esindaja. Aku salvestusruum on laetav kuni 200–250 miili ulatuses. Muud praktilised funktsioonid hõlmavad võimalust esi- ja tagaistmed alla lasta, et luua 8 jalga salongi panipaik, samuti sektsioon esikaitseraua laadimisporti, kuhu kasutajad saavad ühendada kodumasinaid (juhuks, kui teil on vaja telkimise ajal smuutit segada).

Päikeseauto ehitamine pole lihtne või odav

Kui tundub, et päikeseautode maailmas puudub Ameerika leidlikkus, pole see täiesti tõsi. Ford tutvustas 2014. aasta CES-il C-MAX Solar Energi Concept autot, kuid pärast seda pole palju uudiseid kuulda olnud. Michigani ülikoolil on üks maailma parimaid päikeseautode võidusõidu meeskondi, kes on võitnud mitmeid riiklikke võistlusi ja saavutanud 2019. aasta Bridgestone World Solar Challenge'i kolmanda koha.

Professor Neil Dasgupta, Michigani võidusõidumeeskonna nõunik, juhib päikeseenergiale ja akudele keskenduvat uurimislaborit ning ütleb, et päikeseautode ettevõtted peavad tõenäoliselt maadlema mitme kompromissiga.

Alustuseks pole päikeseauto ehitamine odav. Muidugi on fotogalvaanilised elemendid ja patareid. Siis on süsinikkiust komposiitkere, mida Lightyear ja Michigani ülikool kasutavad oma autode kaalu vähendamiseks. Iga nael süsinikkiust komposiiti maksab üsna palju, selgitab Dasgupta. Hea uudis on see, et suhteliselt kerge materjal võib olla muljetavaldavalt ohutu.

"Võidusõiduautode juhid väljuvad avariidest, mille kiirus on 100 miili tunnis," märgib professor. "Need autod on osaliselt valmistatud süsinikkiust komposiitmaterjalist. Need võivad tegelikult olla ohutumad kui terasest valmistatud autod. Paljud autotootjad näevad selles potentsiaali materjalist kehade valmistamine, kuid kulude vähendamiseks tuleb teha rohkem uurimis- ja arendustegevust. Päikesepatareide, ülitõhusate akude ja süsinikkiust komposiitkerega päikeseautosid ehitav startup peab ikka kasumlik olema.

"See, kas nad suudavad tootmiskulud viia mõistliku tasemeni või mitte, määrab alustava ettevõtte edu või ebaõnnestumise," arvab Dasgupta. Arvestades praegust tehnoloogiat, ei oota ta ka kunagi palju päikesejõul töötavaid pikape või maastureid varsti, sest tavaliselt ei piisa paneelide lisaruumist raskema sõiduki pikaks toiteks vahemaad. Uuele pakutav päikesekatus Fisker maasturnäiteks lisab autole ainult 1000 miili aastas.

Sion püüab kulusid madalal hoida, kasutades mõningaid juba turul olevaid autoosi. Samuti püüab ettevõte piirata tootmise ajal liigset energiakasutust, mõeldes ümber autode koosteliini. Näiteks kerepaneelidele lisatakse energia ja tootmiskulude säästmiseks värvi, mitte värvi.

Õppetunnid

Van der Ham ütleb, et üks õppetundidest, mille ta on Tesla kasvu jälgides õppinud, on see, kui oluline on mitte püüda teha liiga palju ettevõttesiseselt.

"Oleme partnerettevõte," selgitab ta. "Kogu Lightyeari idee on kasutada olemasolevaid asju ja infrastruktuuri nii palju kui võimalik." Auto päikesepaneelid toodab California Päikeseenergia, näiteks.

"Teeme mõningaid nippe, et paneelid tõeliselt tõhusaks muuta," ütleb ta, sealhulgas disain, mis tagab, et varjus või linnukakaga kaetud paneelid ei aeglustaks üldist laadimiskiirust.

Paneelide, aku ja kere optimeerimine muudab Lightyear One'i kaks korda tõhusamaks kui Tesla Model S. Tegelikult analüüsis meeskond oma päikesepaneelide Elon Muski mudelile 3 panemise mõju ja arvas, et see lisab vaid 3000 miili aastas võrreldes 8000 miiliga Lightyear One'i puhul.

"Selles mõttes nõustun Eloni kommentaariga," ütleb Van der Ham. "Päikesepaneeli paigaldamine mudelile 3 ei anna nii palju juurde."

Kui te ei jõua paar aastat uut päikeseautot oodata, vaadake YouTube'i kasutajate Bryce & Courtney projekti, kes lahkusid töölt ja ehitasid ümber 1988. Dodge Ram Van matkaautosse, mille katusel on päikesepaneelid, millega nad USA-s ringi sõitsid. Kas teil pole 165 000 dollarit, et kulutada uuele päikesesõidule? Lihtsalt kinnitage paar paneeli oma praeguse auto ülaosale umbes 1000 dollari eest.

Toimetajate soovitused

• Sony Honda Afeela auto on CES-i tipptasemel ja ma olen selle jaoks täiesti valmis
• CES korraldab täna kiirautode võidusõidu. Vaata seda siit
• Volvo esitleb elektrilist 2022 C40 Recharge, millel on Android-toega autosisene tehnoloogia
• Apple peab Hyundaiga läbirääkimisi võimaliku auto üle, kinnitab autotootja
• Analüütik ütleb, et rakendage Apple Car ootustele vastavaid pidureid