Dans la course à la vitesse de la lumière pour construire une voiture de banlieue à énergie solaire

Le Bridgestone World Solar Challenge n’est pas une course automobile typique qui fait fondre des pneus et brûle de l’essence. Au lieu d’une vrille à manivelle autour d’un ovale à toit noir, il s’agit d’un test d’endurance écologique à travers l’Outback australien.

Pendant quatre jours, des machines franches expérimentales parcourent 2 000 milles de Darwin à Adélaïde, principalement en utilisant l'énergie solaire. La plupart des véhicules ne ressemblent pas à des pilotes pointus de Formule 1. Conçus pour fonctionner grâce aux rayons du soleil, certains véhicules ressemblent à des aéroglisseurs prêts pour Mars et d'autres ressemblent à des Pop Tarts solaires avec quatre roues fixées.

Il y a quelques années, les curiosités automobiles qui ont remporté le World Solar Challenge étaient une histoire occasionnelle qui revenait sur votre fil Twitter. Avec le lancement de véhicules à énergie solaire légaux sur route comme le Lightyear One et

Sonos Motors Sion, ainsi que des acteurs établis comme les intégrations de panneaux de test Toyota et Kia, une nouvelle course pour devenir le plus grand constructeur de voitures solaires au monde a commencé.

Les berlines propulsées par Sunray comptent également de nombreux sceptiques et détracteurs. Jeremy Michalek, professeur à Carnegie Mellon et directeur du groupe d'électrification des véhicules de l'université, affirme que les panneaux solaires sont un cher moyen d'accumuler des miles. Le guerrier électrique Elon Musk fait caca concept: "L'endroit le moins efficace pour installer l'énergie solaire est sur la voiture."

Repenser l’architecture d’une voiture

Arjo van der Ham était étudiant en génie électrique à l'Université de technologie d'Eindhoven aux Pays-Bas lorsqu'une connaissance de Le club de patinage de vitesse de l'école, Lex Hoefsloot, a demandé à se rencontrer pour rejoindre une équipe qu'il constituait pour engager une voiture dans le World Solar. Défi. Van der Ham se concentrait sur une maîtrise et se méfiait du projet. Mais dès la première réunion, des collègues ingénieurs ont commencé à dessiner des schémas pour un véhicule proposé, et au moment où le jeune rentrait chez lui ce soir-là, il était devenu accro.

De fin 2012 à début 2013, 20 étudiants de l'université néerlandaise ont conçu et fabriqué un véhicule si plat qu'il ressemblait presque à un sandwich à la glace de l'ère spatiale. Lors de la course d'octobre, l'équipe d'Eindhoven s'est classée troisième, derrière le Pays de Galles et l'Allemagne. Mais dans la catégorie des croiseurs, les juges ont pris en compte le design et l'aspect pratique, et ont ensuite déclaré Eindhoven vainqueur du classement général.

Hoefsloot a repéré un prix encore plus important et a fondé la société solaire Lightyear avec van der Ham comme directeur de la technologie. Sept ans plus tard, l’équipe a transformé ce qu’elle avait appris en un prototype qui ressemble moins à un sandwich à la crème glacée qu’à la façade élégante d’un train à grande vitesse. Il coûtera probablement environ 165 000 $ une fois sur le marché fin 2021 (vous pouvez réservez-en un maintenant en déposant une somme remboursable de 4 000 $). Une version de style « Tesla Model 3 » plus abordable arrivera quelques années plus tard. Pour faire avancer les choses, Lightyear a levé 30 millions de dollars, a réalisé 120 précommandes et a présenté sa voiture de démonstration du CES de Las Vegas au Forum économique mondial de Davos, en Suisse.

Alors, que sait l’équipe derrière l’équipe automobile Lightyear One sur les moteurs à énergie solaire que Musk ignore? "Si Elon devait revenir sur cette décision aujourd'hui et avoir l'opportunité de construire l'architecture de sa voiture à partir de zéro aujourd’hui, au lieu de 2004 [lorsque les premiers modèles de Tesla ont été conçus], il arriverait à une conclusion différente », explique van der Jambon. "La voiture solaire fonctionne pour Lightyear parce que nous réalisons l'architecture à partir de zéro."

Une grande partie de l’innovation la plus importante de Lightyear se produit avant la fixation des panneaux solaires et l’installation des batteries. Le Lightyear One peut accueillir cinq personnes tout en ayant un poids à vide svelte de 2 500 livres. Une Prius fait pencher la balance à 3 375 livres. Une Tesla Model 3 coûte entre 3 500 et 4 100.

"Il faut vraiment, vraiment, vraiment examiner d'abord les principes fondamentaux", explique van der Ham à propos de l'avantage de poids de la Lightyear One par rapport aux autres voitures. « C’est là que vous allez faire la plus grande différence: dans l’architecture. Pas dans les détails de la technologie.

Mettre en lumière les nouveaux tests et les anciens gadgets

D’autres entreprises, grandes et petites, s’intéressent à l’énergie solaire depuis un certain temps déjà. De 2010 à 2015, Toyota a proposé un toit solaire en Amérique dans le cadre d'un ensemble de luxe en option pour la Prius qui comprenait également des sièges en cuir et une climatisation télécommandée. Environ 95 000 clients américains ont acheté le forfait optionnel au cours de ces années. Depuis décembre 2019, l'entreprise a également vendu 4 500 exemplaires de la nouvelle Prius PHV au Japon et en Europe, dotée de panneaux solaires sur le toit capables de générant 160 watts - suffisamment pour aider avec l'énergie auxiliaire mais ne pas déplacer la voiture sur des kilomètres importants (cette option n'est actuellement pas disponible dans le NOUS.).

Toyota a récemment construit un Prototype de Prius avec des cellules de batterie solaire très efficaces fabriquées par Sharp qui peuvent générer 860 watts, potentiellement suffisant pour alimenter la voiture sur plus de 25 miles par jour. La nouvelle version étend également la couverture cellulaire du toit au capot, au hayon arrière et au becquet de coffre. Alors que Toyota a fait beaucoup de brouhaha à propos des tests, la période d’examen s’est prolongée jusqu’en février 2020 sans qu’il n’y ait aucun plan ferme pour que le modèle le plus écologique apparaisse sur le marché. Si l’entreprise japonaise va de l’avant avec un véhicule électrique ou hybride doté de suffisamment de panneaux solaires pour alimenter la voiture, sa part de marché hybride lui donne déjà un énorme avantage sur n’importe quelle startup. Toyota possède sans doute le constructeur automobile le plus expérimenté en termes de commercialisation de véhicules solaires, même ceux à capacité limitée.

Kia/Hyundai vend des toits solaires en option (pour environ 1 000 $) sur ses modèles hybrides Sonata et Optima en Corée. La société envisage de proposer cette mise à niveau sur les marchés étrangers, mais les représentants ne divulgueront pas de détails. Dans des conditions optimales, les toits permettent aux véhicules de parcourir environ 800 miles supplémentaires par an.

Van der Ham considère le toit solaire de la Sonata comme un effort symbolique par rapport à l'intégration sur le Lightyear. L'un d'eux, dont il promet qu'il permettra de parcourir 8 300 milles par an grâce à ses cellules solaires, même dans une ville brumeuse comme San. François. Une bonne partie de l’avantage de Lightyear réside dans le poids de la carrosserie, qui est construite en composite de fibre de carbone. et l'aluminium par rapport à une voiture plus traditionnelle comme la Sonata, qui est en acier (acier à haute résistance et relativement léger, mais toujours).

Moteurs Sono

L'entreprise allemande Sono Motors utilise un cadre en aluminium léger pour réduire le poids de son Sion à énergie solaire. Si Lightyear est la balade sportive des alphas soucieux de l'environnement, Sion est l'alternative abordable pour les bêtas sensés et adorateurs du soleil. La berline noire carrée a une façade et un hayon inclinés qui rappellent une Honda Fit et n'est disponible qu'en une seule couleur, le noir. Ce choix, comme de nombreuses caractéristiques de la voiture, a été décidé par la communauté qui finance le projet.

Plus de 10 000 personnes ont précommandé le Sion en déboursant 550 $ remboursables sur le prix d'achat de 28 000 $. La livraison est prévue début 2022. Cela représente une grande confiance dans les fondateurs qui ont lancé le projet alors qu’ils étaient étudiants et n’ont même pas encore construit de prototype formel. Le véhicule qu’ils ont visité ne masque pas vraiment l’emplacement des panneaux solaires et possède même une colonne de direction BMW (qui sera remplacée plus tard par une colonne propriétaire). D'autres décisions, comme celle de savoir si la voiture de série sera à traction avant ou arrière, doivent encore être finalisées. Cette approche ouverte du développement a récemment aidé Sono financement participatif de 55 millions de dollars pour aider à construire des prototypes et à commercialiser la voiture.

Sono promet que l'énergie solaire propulsera Sion sur 16 kilomètres par jour, ce qui peut sembler peu, mais c'est à peu près ce qu'un navetteur allemand typique conduit en une journée, a déclaré un représentant de l'entreprise. Le stockage de la batterie sera rechargeable jusqu’à une autonomie de 200 à 250 milles. D'autres caractéristiques pratiques incluent la possibilité d'abaisser les sièges avant et arrière pour créer 8 pieds de rangement dans la cabine, ainsi qu'une section sur le port de chargement du pare-chocs avant où les utilisateurs peuvent brancher des appareils électroménagers (au cas où vous auriez besoin de préparer un smoothie pendant que vous campez).

Construire une voiture solaire n’est pas facile – ni bon marché

S’il semble que le monde de l’automobile solaire manque de l’ingéniosité américaine, ce n’est pas tout à fait vrai. Ford a présenté le concept car C-MAX Solar Energi au CES en 2014, mais peu de nouvelles ont été entendues depuis. L'Université du Michigan possède l'une des meilleures équipes de course de voitures solaires au monde, ayant remporté plusieurs compétitions nationales et s'étant classée troisième au Bridgestone World Solar Challenge 2019.

Le professeur Neil Dasgupta, conseiller pédagogique de l'équipe de course du Michigan, dirige un laboratoire de recherche axé sur l'énergie solaire et les batteries et affirme que les constructeurs de voitures solaires seront probablement confrontés à plusieurs compromis.

Pour commencer, construire une voiture solaire n’est pas bon marché. Bien entendu, il existe des cellules et des batteries photovoltaïques. Ensuite, il y a la carrosserie composite en fibre de carbone que Lightyear et l’Université du Michigan utilisent pour réduire le poids de leurs voitures. Chaque livre de composite en fibre de carbone coûte très cher, explique Dasgupta. La bonne nouvelle est que ce matériau relativement léger peut être incroyablement sûr.

"Les pilotes de voitures de course sortent des accidents à 100 milles à l'heure", note le professeur. « Ces voitures sont partiellement fabriquées en composite de fibre de carbone. Elles peuvent en fait s’avérer plus sûres que les voitures en acier. De nombreux constructeurs automobiles voient le potentiel fabriquer des corps à partir de ce matériau, mais davantage de recherche et de développement doivent être effectués pour réduire les coûts. Une startup qui construit des voitures solaires avec des cellules solaires, des batteries extrêmement efficaces et des carrosseries composites en fibre de carbone doit encore être rentable.

« Qu’ils parviennent ou non à réduire les coûts de fabrication à un niveau raisonnable déterminera le succès ou l’échec d’une start-up », estime Dasgupta. Compte tenu de la technologie actuelle, il ne s’attend pas non plus à avoir beaucoup de camionnettes ou de SUV fonctionnant à l’énergie solaire à tout moment. bientôt, car l’espace supplémentaire pour les panneaux n’est généralement pas suffisant pour alimenter longtemps un véhicule plus lourd distances. La toiture solaire offerte sur le neuf Fisker VUS, par exemple, n'ajoute que 1 000 miles par an à la voiture.

Sion essaie de réduire les coûts en utilisant certaines pièces automobiles déjà disponibles sur le marché. L’entreprise tente également de limiter la consommation excessive d’énergie pendant la production en repensant la chaîne de montage automobile. Par exemple, les panneaux de carrosserie seront infusés de couleur plutôt que peints pour économiser de l'énergie et des coûts de production.

Leçons apprises

Van der Ham affirme que l’une des leçons qu’il a tirées de la croissance de Tesla est l’importance de ne pas essayer d’en faire trop en interne.

«Nous sommes une entreprise partenaire», explique-t-il. "L'idée derrière Lightyear est d'utiliser autant que possible les éléments et les infrastructures existants." Les panneaux solaires de la voiture sont fabriqués par Californie Puissance solaire, Par exemple.

"Nous appliquons quelques astuces pour rendre les panneaux vraiment efficaces", explique-t-il, notamment une conception qui garantit que les panneaux qui sont dans l'ombre ou couverts de crottes d'oiseaux ne ralentissent pas la vitesse de charge globale.

L'optimisation des panneaux, de la batterie et de la carrosserie rend la Lightyear One deux fois plus efficace que la Tesla Model S. En fait, l’équipe a analysé l’impact de l’installation de panneaux solaires sur le modèle 3 d’Elon Musk et a estimé que cela n’ajouterait que 3 000 milles par an contre 8 000 pour le Lightyear One.

"En ce sens, je suis d'accord avec le commentaire d'Elon", déclare Van der Ham. "Installer un panneau solaire dès maintenant sur la Model 3 n'ajoute pas grand-chose."

Si vous ne pouvez pas attendre quelques années pour une nouvelle voiture solaire, découvrez un projet des YouTubers Bryce & Courtney, qui ont quitté leur emploi et ont converti une voiture de 1988. Dodge Ram Fourgon dans un camping-car avec des panneaux solaires sur le toit qu'ils ont visité à travers les États-Unis. Vous n'avez pas 165 000 $ à dépenser pour un nouveau trajet solaire? Boulonnez simplement quelques panneaux sur le dessus de votre voiture actuelle pour environ 1 000 $.

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