U utrci brzine svjetlosti za gradnju automobila na solarni pogon

Bridgestone World Solar Challenge nije tipična automobilska utrka u kojoj se tope gume i pali plin. Umjesto okretanja gasa oko ovalnog asfalta, to je ekološki orijentiran test izdržljivosti kroz australsku divljinu.

Tijekom četiri dana, eksperimentalni franken-strojevi kreću 2000 milja od Darwina do Adelaidea, prvenstveno koristeći solarnu energiju. Većina vozila ne izgleda kao šiljata trkaća vozila Formule 1. Dizajnirana za vožnju na sunčevim zrakama, neka od vozila nalikuju hoverkraftovima spremnim za Mars, a druga izgledaju poput solarnih pop kolačića s četiri kotača.

Prije nekoliko godina, automobilske zanimljivosti koje su pobijedile na natjecanju World Solar Challenge bile su povremena priča koja je bljesnula kroz vaš Twitter. S lansiranjem uličnih vozila na solarni pogon kao što su Lightyear One i

Sonos Motors Sion, kao i etablirani igrači poput Toyote i Kije koji testiraju integracije panela, započela je nova utrka za najveću solarnu automobilsku tvrtku na svijetu.

Limuzine koje pokreće Sunray također imaju mnogo skeptika i klevetnika. Profesor Carnegie Mellon Jeremy Michalek, direktor sveučilišne Grupe za elektrifikaciju vozila, kaže da su solarni paneli skup način da dobijete milje. Električni ratnik Elon Musk puh-poohs koncept: "Najmanje učinkovito mjesto za postavljanje solarne energije je automobil."

Ponovno promišljanje arhitekture automobila

Arjo van der Ham bio je mlađi student elektrotehnike na Tehnološkom sveučilištu Eindhoven u Nizozemskoj kada ga je poznanik iz školski klub za brzo klizanje, Lex Hoefsloot, tražio je sastanak o pridruživanju timu koji je okupljao kako bi ušao u automobil u World Solar Izazov. Van der Ham je bio usredotočen na magisterij i oprezan prema projektu. Ali na prvom sastanku, kolege inženjeri počeli su crtati dijagrame za predloženo vozilo, a kad je mlađi stigao kući te noći, bio je zakačen.

Od kraja 2012. do početka 2013. 20 studenata s nizozemskog sveučilišta dizajniralo je i proizvelo vozilo toliko ravno da je gotovo izgledalo kao sladoledni sendvič iz svemirskog doba. Na listopadskoj utrci ekipa iz Eindhovena zauzela je treće mjesto, iza Walesa i Njemačke. Ali u kategoriji krstaša, suci su uzeli u obzir dizajn i praktičnost, a kasnije su proglasili Eindhoven ukupnim pobjednikom.

Hoefsloot je uočio još veću nagradu i osnovao tvrtku Lightyear solar sa van der Hamom kao glavnim tehnološkim direktorom. Sedam godina kasnije, tim je ono što je naučio pretočio u prototip koji manje nalikuje sladolednom sendviču, a više na uglađeni prednji dio brzog vlaka. Vjerojatno će koštati oko 165.000 dolara nakon što se pojavi na tržištu krajem 2021. (možete rezervirajte jedan sada uštekavši povratnih 4000 USD). Pristupačnija verzija u stilu “Tesla Model 3” stići će nekoliko godina kasnije. Da bi stvari krenule, Lightyear je prikupio 30 milijuna dolara, ima 120 prednarudžbi i pokazao svoj demo automobil od CES-a u Las Vegasu do Svjetskog ekonomskog foruma u Davosu u Švicarskoj.

Dakle, što tim koji stoji iza tima automobila Lightyear One zna o motorima na solarni pogon, a Musk ne? “Kada bi Elon danas preispitao tu odluku i imao priliku izgraditi arhitekturu svog automobila od nule danas bi umjesto 2004. [kada su dizajnirani Teslini rani modeli] došao do drugačijeg zaključka,” kaže van der Šunka. "Solarni automobil radi za Lightyear jer mi radimo arhitekturu od temelja."

Velik dio najvažnijih Lightyearovih inovacija događa se prije nego što pričvrsti solarne ploče i instalira baterije. Lightyear One prima pet osoba, ali ima vitku masu praznog vozila od 2500 funti. Prius teži 3375 lbs. Tesla Model 3 dolazi između 3500 i 4100.

"Prvo stvarno, stvarno, stvarno morate pogledati osnove", objašnjava van der Ham o prednosti u težini koju Lightyear One ima u odnosu na druge automobile. “Tu ćete napraviti najveću razliku - u arhitekturi. Ne u detaljima tehnologije.”

Isticanje novih testova i starih trikova

Druge tvrtke, velike i male, već neko vrijeme petljaju oko solarne energije. Od 2010. do 2015. Toyota je u Americi nudila solarni krov kao dio opcijskog luksuznog paketa za Prius koji je također uključivao kožna sjedala i daljinski upravljanu klimu. Oko 95.000 kupaca u SAD-u kupilo je opcijski paket tijekom tih godina. Od prosinca 2019. tvrtka je također prodala 4500 novih Prius PHV u Japanu i Europi, koji na krovu ima solarne ploče koje mogu generiranje 160 vata — dovoljno za pomoć s pomoćnom snagom, ali ne i pomicanje automobila na značajne kilometre (ta opcija trenutno nije dostupna u NAS.).

Toyota je nedavno napravila a Prius prototip s vrlo učinkovitim solarnim baterijskim ćelijama proizvedenim u Sharpu koje mogu generirati 860 vata, što je potencijalno dovoljno za pogon automobila za više od 25 milja dnevno. Nova verzija također proširuje pokrivenost ćelija sa samo krova na poklopac motora, stražnja vrata i spojler prtljažnika. Dok je Toyota digla mnogo buke oko testova, razdoblje pregleda produžilo se do veljače 2020. bez čvrstih planova da se ekološki prihvatljiviji model pojavi na tržištu. Ako japanska tvrtka krene naprijed s električnim vozilom ili hibridom koji ima dovoljno solarnih panela za napajanje automobila, njen tržišni udio hibrida već joj daje veliku prednost u odnosu na bilo koji startup. Toyota nedvojbeno ima najviše iskustva od bilo koje automobilske tvrtke u smislu marketinga solarnih vozila, čak i onih ograničenog kapaciteta.

Kia/Hyundai prodaje opcijske solarne krovove (za oko 1000 USD) na svojim hibridnim modelima Sonata i Optima u Koreji. Tvrtka planira ponuditi nadogradnju na inozemnim tržištima, ali predstavnici neće otkriti detalje. U optimalnim uvjetima, krovovi omogućuju vozilima još oko 800 milja godišnje.

Van der Ham ističe solarni krov Sonate kao simbolični napor u usporedbi s integracijom na Lightyear Jedan, za koji obećava da će izvući 8300 milja godišnje iz svojih solarnih ćelija, čak i u maglovitom gradu kao što je San Francisco. Dobar dio Lightyearove prednosti seže u težinu karoserije koja je izrađena od kompozita ugljičnih vlakana i aluminij u odnosu na tradicionalniji automobil poput Sonate, koji je čelik (čelik visoke čvrstoće, relativno lagan, ali još).

Sono Motors

Njemački Sono Motors koristi lagani aluminijski okvir kako bi smanjio težinu svog Siona na solarni pogon. Ako je Lightyear sportska vožnja za ekološki orijentirane alfe, Sion je pristupačna alternativa za razumne bete koje obožavaju sunce. Kutijasti crni hatchback ima kosi prednji dio i hatchback koji podsjeća na Hondu Fit i dolazi samo u jednoj boji, crnoj. O tom izboru, kao i o mnogim značajkama na automobilu, odlučila je zajednica koja financira projekt.

Više od 10.000 ljudi unaprijed je naručilo Sion plativši povratnih 550 dolara na kupovnu cijenu od 28.000 dolara. Isporuka je predviđena za početak 2022. To je velika vjera u osnivače koji su započeli projekt dok su bili studenti i još nisu izgradili formalni prototip. Vozilo koje su obilazili malo prikriva mjesto na kojem se nalaze solarni paneli, pa čak ima i BMW stup upravljača (koji će se kasnije zamijeniti vlastitim). Ostale odluke, poput toga hoće li serijski automobil imati pogon na prednje ili stražnje kotače, tek treba biti finaliziran. Taj otvoreni pristup razvoju nedavno je pomogao Sonu skupnih 55 milijuna dolara pomoći u izradi prototipova i plasiranju automobila na tržište.

Sono obećava da će solarna energija pokretati Sion 10 milja dnevno, što se možda ne čini mnogo, ali to je otprilike ono što tipični njemački putnik vozi u jednom danu, kaže predstavnik tvrtke. Baterija će se moći puniti do 200 do 250 milja. Ostale praktične značajke uključuju mogućnost spuštanja prednjih i stražnjih sjedala kako bi se stvorilo 8 stopa prostora za pohranu u kabini, kao i odjeljak na ulazu za punjenje na prednjem braniku gdje korisnici mogu priključiti kućanske aparate (u slučaju da trebate izmiksati smoothie dok ste na kampiranju).

Izgradnja solarnog automobila nije laka - niti jeftina

Ako se čini da svijetu solarnih automobila nedostaje američka genijalnost, to nije potpuno točno. Ford je predstavio konceptni automobil C-MAX Solar Energi na CES-u 2014., ali od tada se nije čulo mnogo novosti. Sveučilište u Michiganu ima jedan od najboljih timova za utrke solarnih automobila na svijetu, koji su osvojili nekoliko nacionalnih natjecanja i bili treći na Bridgestone World Solar Challengeu 2019.

Profesor Neil Dasgupta, fakultetski savjetnik za trkaći tim Michigan, vodi istraživački laboratorij usmjeren na solarnu energiju i baterije i kaže da će se tvrtke solarnih automobila vjerojatno boriti s nekoliko kompromisa.

Za početak, izgradnja solarnog automobila nije jeftina. Naravno, tu su fotonaponske ćelije i baterije. Tu je i kompozitna karoserija od karbonskih vlakana koju Lightyear i Sveučilište u Michiganu koriste kako bi smanjili težinu svojih automobila. Svaka funta kompozita od karbonskih vlakana košta dosta, objašnjava Dasgupta. Dobra vijest je da relativno lagani materijal može biti impresivno siguran.

"Vozači trkaćih automobila izlaze iz sudara brzinom od 100 milja na sat", napominje profesor. “Ti su automobili djelomično izrađeni od kompozita ugljičnih vlakana. Zapravo mogu ispasti sigurniji od automobila na bazi čelika.” Mnogi proizvođači automobila vide potencijal u izradu tijela od materijala, ali potrebno je više istraživanja i razvoja kako bi se smanjili troškovi. Startup koji gradi solarne automobile sa solarnim ćelijama, iznimno učinkovitim baterijama i karoserijama od kompozitnih karbonskih vlakana još uvijek mora biti profitabilan.

"Mogu li ili ne smanjiti proizvodne troškove do razine gdje to ima smisla, to će diktirati uspjeh ili neuspjeh startup tvrtke", računa Dasgupta. S obzirom na trenutnu tehnologiju, on također ne očekuje mnogo kamioneta ili SUV vozila na sunčev pogon uskoro, budući da dodatni prostor za ploče obično nije dovoljan za dugotrajno napajanje težeg vozila udaljenosti. Solarni krov u ponudi na novom SUV Fisker, na primjer, automobilu dodaje samo 1000 milja godišnje.

Sion pokušava smanjiti troškove korištenjem nekih dijelova automobila koji su već na tržištu. Tvrtka također pokušava ograničiti prekomjernu potrošnju energije tijekom proizvodnje preispitivanjem trake za sklapanje automobila. Na primjer, ploče karoserije bit će prožete bojom, a ne bojane radi uštede energije i troškova proizvodnje.

Naučene lekcije

Van der Ham kaže da je jedna od lekcija koju je naučio gledajući kako Tesla raste važnost ne pokušavanja raditi previše unutar tvrtke.

"Mi smo partnerska tvrtka", objašnjava. "Cijela ideja iza Lightyeara je iskoristiti postojeće stvari i infrastrukturu što je više moguće." Solarne ploče automobila proizvodi Kalifornija Sunčeva energija, na primjer.

"Radimo neke trikove kako bismo ploče učinili stvarno učinkovitima", kaže on, uključujući dizajn koji osigurava da ploče koje su u sjeni ili prekrivene ptičjim izmetom ne usporavaju ukupnu brzinu punjenja.

Optimizacija panela, baterije i kućišta čini Lightyear One dvostruko učinkovitijim od Tesla Model S. Zapravo, tim je analizirao utjecaj postavljanja njihovih solarnih panela na Model 3 Elona Muska i računao je da će to dodati samo 3000 milja godišnje u odnosu na 8000 za Lightyear One.

"U tom smislu, slažem se s Elonovim komentarom", kaže Van der Ham. "Postavljanje solarne ploče upravo sada na Model 3 ne dodaje toliko."

Ako ne možete čekati nekoliko godina na novi solarni automobil, pogledajte projekt YouTubera Bryce & Courtney, koji su dali otkaz i preuredili 1988. Dodge Ram kombi u kamper sa solarnim pločama na krovu koji su obišli po SAD-u. Nemate 165.000 dolara za potrošiti na novu solarnu vožnju? Samo pričvrstite nekoliko ploča na vrhu vašeg trenutnog automobila za oko 1000 dolara.

Preporuke urednika

• Automobil Sony Honda Afeela je na vrhuncu CES-a i ja sam tu zbog njega
• CES je danas domaćin utrke brzih autonomnih automobila. Pogledajte ovdje
• Volvo predstavlja električni 2022 C40 Recharge s tehnologijom u automobilu pokretanom Androidom
• Apple pregovara s Hyundaijem oko mogućeg automobila, potvrđuje proizvođač automobila
• Zakočite očekivanja Apple Cara, kaže analitičar