Di dalam Perlombaan Kecepatan Cahaya untuk Membangun Mobil Komuter Bertenaga Surya

Bridgestone World Solar Challenge bukanlah balapan mobil yang membakar ban dan membakar gas pada umumnya. Alih-alih melakukan putaran throttle di sekitar aspal oval, ini adalah uji ketahanan ramah lingkungan melalui Australian Outback.

Selama empat hari, motor mesin franken eksperimental menempuh jarak 2.000 mil dari Darwin ke Adelaide, terutama menggunakan tenaga surya. Sebagian besar kendaraan tidak terlihat seperti pembalap Formula Satu yang runcing. Dirancang untuk berjalan di bawah sinar matahari, beberapa kendaraan menyerupai hovercraft yang siap untuk Mars dan yang lainnya terlihat seperti Pop Tart tenaga surya dengan empat roda terpasang.

Beberapa tahun yang lalu, keingintahuan otomotif yang memenangkan World Solar Challenge hanya sesekali menjadi cerita aneh yang muncul di feed Twitter Anda. Dengan diluncurkannya kendaraan bertenaga surya yang legal di jalanan seperti Lightyear One dan

Sonos Sion dari Motors, serta pemain mapan seperti Toyota dan Kia yang menguji integrasi panel, perlombaan baru untuk menjadi perusahaan mobil tenaga surya terbesar di dunia telah dimulai.

Sedan bertenaga sinar matahari juga memiliki banyak orang yang skeptis dan pencela. Profesor Carnegie Mellon Jeremy Michalek, direktur Vehicle Electrification Group di universitas tersebut, mengatakan panel surya adalah solusi mahal cara untuk mendapatkan miles. Pejuang listrik Elon Musk pooh-pooh itu konsep: “Tempat yang paling tidak efisien untuk memasang tenaga surya adalah di mobil.”

Memikirkan kembali arsitektur mobil

Arjo van der Ham adalah seorang mahasiswa junior teknik elektro di Universitas Teknologi Eindhoven di Belanda ketika berkenalan dari klub speed skating sekolah, Lex Hoefsloot, meminta untuk bertemu tentang bergabung dengan tim yang dia bentuk untuk memasuki mobil di World Solar Tantangan. Van der Ham fokus pada gelar master dan mewaspadai proyek tersebut. Namun pada pertemuan pertama, rekan-rekan insinyur mulai menggambar diagram untuk kendaraan yang diusulkan, dan saat juniornya pulang malam itu, dia sudah ketagihan.

Dari akhir tahun 2012 hingga awal tahun 2013, 20 mahasiswa dari universitas Belanda merancang dan membuat kendaraan yang sangat datar hingga hampir terlihat seperti sandwich es krim zaman ruang angkasa. Pada balapan bulan Oktober, tim Eindhoven berada di posisi ketiga, di belakang Wales dan Jerman. Namun pada kategori kelas penjelajah, juri mempertimbangkan desain dan kepraktisan, dan kemudian menyatakan Eindhoven sebagai pemenang umum.

Hoefsloot melihat hadiah yang lebih besar dan mendirikan perusahaan tenaga surya Lightyear dengan van der Ham sebagai chief technology officer. Tujuh tahun kemudian, tim tersebut telah membentuk apa yang telah mereka pelajari menjadi sebuah prototipe yang tidak terlihat seperti sandwich es krim dan lebih mirip bagian depan kereta peluru yang ramping. Kemungkinan akan berharga sekitar $165.000 setelah memasuki pasar pada akhir tahun 2021 (Anda bisa pesan satu sekarang dengan memasukkan $4,000 yang dapat dikembalikan). Versi gaya “Tesla Model 3” yang lebih terjangkau akan tiba beberapa tahun kemudian. Untuk mewujudkannya, Lightyear telah mengumpulkan $30 juta, melakukan 120 pre-order, dan memamerkan mobil demonya dari CES di Las Vegas ke Forum Ekonomi Dunia di Davos, Swiss.

Jadi, apa yang diketahui tim di balik tim mobil Lightyear One tentang motor bertenaga surya yang tidak diketahui Musk? “Jika Elon mempertimbangkan kembali keputusan itu hari ini dan memiliki kesempatan untuk membangun arsitektur mobilnya dari awal saat ini, dibandingkan tahun 2004 [ketika model awal Tesla dirancang], dia akan sampai pada kesimpulan yang berbeda,” kata van der Daging. “Mobil tenaga surya berfungsi untuk Lightyear karena kami mengerjakan arsitekturnya dari awal.”

Sebagian besar inovasi terpenting Lightyear terjadi sebelum memasang panel surya dan memasang baterai. Lightyear One dapat menampung lima orang namun memiliki bobot ramping sebesar 2.500 pon. Sebuah Prius memberi bobot pada 3,375 lbs. Tesla Model 3 hadir dengan harga antara 3.500 dan 4.100.

“Anda benar-benar harus melihat fundamentalnya terlebih dahulu,” jelas van der Ham tentang keunggulan bobot yang dimiliki Lightyear One dibandingkan mobil lain. “Di situlah Anda akan membuat perbedaan terbesar – dalam arsitektur. Tidak dalam detail teknologinya.”

Menyoroti Ujian Baru dan Tipuan Lama

Perusahaan lain, besar dan kecil, telah mengutak-atik tenaga surya selama beberapa waktu. Dari tahun 2010 hingga 2015, Toyota menawarkan atap tenaga surya di Amerika sebagai bagian dari paket kemewahan opsional untuk Prius yang juga mencakup jok kulit dan AC yang dikendalikan dari jarak jauh. Sekitar 95.000 pelanggan AS membeli paket opsional selama tahun-tahun tersebut. Sejak Desember 2019, perusahaan juga telah menjual 4.500 unit Prius PHV baru di Jepang dan Eropa, yang memiliki panel surya di atapnya yang mampu menghasilkan 160 watt — cukup untuk membantu tenaga tambahan tetapi tidak menggerakkan mobil sejauh beberapa mil (opsi tersebut saat ini tidak tersedia di KITA.).

Toyota baru-baru ini membangun Prototipe Prius dengan sel baterai surya buatan Sharp yang sangat efisien dan dapat menghasilkan 860 watt, yang berpotensi cukup untuk memberi daya pada mobil sejauh 25 mil lebih per hari. Versi baru ini juga memperluas cakupan sel dari hanya atap hingga kap mesin, pintu palka belakang, dan spoiler bagasi. Meskipun Toyota membuat banyak keriuhan mengenai pengujian tersebut, periode peninjauan diperpanjang hingga Februari 2020 dan tidak ada rencana pasti untuk model yang lebih ramah lingkungan muncul di pasar. Jika perusahaan Jepang bergerak maju dengan kendaraan listrik atau hibrida yang memiliki panel surya yang cukup untuk menggerakkan mobilnya, pangsa pasar hibridanya sudah memberikan keuntungan besar dibandingkan startup mana pun. Toyota bisa dibilang memiliki pengalaman paling banyak dibandingkan perusahaan mobil mana pun dalam hal memasarkan kendaraan bertenaga surya, bahkan yang berkapasitas terbatas.

Kia/Hyundai menjual atap surya opsional (sekitar $1.000) pada model hybrid Sonata dan Optima di Korea. Perusahaan memiliki rencana untuk menawarkan peningkatan tersebut di pasar luar negeri, tetapi perwakilannya tidak akan membocorkan secara spesifik. Pada kondisi optimal, atap memberikan jarak tempuh kendaraan sekitar 800 mil lebih per tahun.

Van der Ham menunjuk pada atap surya Sonata sebagai upaya token dibandingkan dengan integrasi pada Lightyear Satu, yang ia janjikan akan menghasilkan sel surya sejauh 8.300 mil per tahun, bahkan di kota berkabut seperti San. Fransisco. Sebagian besar keunggulan Lightyear terletak pada bobot bodinya, yang terbuat dari komposit serat karbon. dan aluminium versus mobil yang lebih tradisional seperti Sonata, yang terbuat dari baja (baja berkekuatan tinggi, relatif ringan, namun tetap).

Sono Motor

Sono Motors dari Jerman menggunakan rangka aluminium ringan untuk mengurangi bobot Sion bertenaga surya. Jika Lightyear adalah kendaraan sporty bagi para alfa yang berwawasan lingkungan, maka Sion adalah alternatif yang terjangkau bagi para beta yang bijaksana dan menyukai sinar matahari. Hatchback boxy black ini memiliki bagian depan yang landai dan hatchbacknya mengingatkan pada Honda Fit dan hanya hadir dalam satu warna yaitu hitam. Pilihan tersebut, seperti banyak fitur pada mobil, ditentukan oleh komunitas yang mendanai proyek tersebut.

Lebih dari 10.000 orang telah memesan Sion di muka dengan mengeluarkan $550 yang dapat dikembalikan untuk harga pembelian $28.000. Pengiriman dijadwalkan pada awal 2022. Banyak sekali kepercayaan yang dimiliki para pendiri yang memulai proyek ini ketika mereka masih pelajar dan bahkan belum membuat prototipe formal. Kendaraan yang mereka kendarai tidak banyak menutupi keberadaan panel surya dan bahkan memiliki kolom kemudi BMW (yang nantinya akan diganti dengan yang berpemilik). Keputusan lain, seperti apakah mobil produksi akan menggunakan penggerak roda depan atau belakang, masih belum diselesaikan. Pendekatan terbuka terhadap pembangunan membantu Sono baru-baru ini melakukan crowdfunding sebesar $55 juta untuk membantu membangun prototipe dan memasarkan mobil.

Sono berjanji bahwa tenaga surya akan mendorong Sion sejauh 10 mil sehari, yang mungkin tidak tampak seperti banyak, tapi itulah yang biasa dikendarai oleh komuter Jerman dalam sehari, kata perwakilan perusahaan. Penyimpanan baterai akan dapat diisi ulang hingga jarak 200 hingga 250 mil. Fitur praktis lainnya termasuk kemampuan untuk menurunkan kursi depan dan belakang untuk menciptakan penyimpanan kabin sepanjang 8 kaki, serta bagian di port pengisian daya bemper depan tempat pengguna dapat menyambungkan peralatan rumah tangga (jika Anda perlu meracik smoothie saat berkemah).

Membangun mobil bertenaga surya tidaklah mudah dan murah

Jika tampaknya dunia mobil tenaga surya kehilangan kecerdikan Amerika, hal tersebut tidak sepenuhnya benar. Ford memperkenalkan mobil Konsep C-MAX Solar Energi di CES pada tahun 2014, namun tidak banyak berita yang terdengar sejak itu. Universitas Michigan memiliki salah satu tim balap mobil tenaga surya terbaik di dunia, setelah memenangkan beberapa kompetisi nasional dan menempati posisi ketiga di Bridgestone World Solar Challenge 2019.

Profesor Neil Dasgupta, penasihat fakultas untuk tim balap Michigan, menjalankan laboratorium penelitian yang berfokus pada tenaga surya dan baterai dan mengatakan perusahaan mobil tenaga surya kemungkinan akan bergulat dengan beberapa trade-off.

Sebagai permulaan, membangun mobil tenaga surya tidaklah murah. Tentu saja ada sel fotovoltaik dan baterai. Lalu ada bodi komposit serat karbon yang digunakan Lightyear dan Universitas Michigan untuk menurunkan bobot mobil mereka. Setiap pon komposit serat karbon harganya cukup mahal, jelas Dasgupta. Kabar baiknya adalah bahan yang relatif ringan ini ternyata sangat aman.

“Pengemudi mobil balap keluar dari kecelakaan dengan kecepatan 100 mil per jam,” kata sang profesor. “Mobil-mobil itu sebagian terbuat dari komposit serat karbon. Mereka sebenarnya bisa menjadi lebih aman dibandingkan mobil berbahan baja.” Banyak produsen mobil melihat potensi ini membuat badan material, namun penelitian dan pengembangan lebih lanjut perlu dilakukan untuk menurunkan biaya. Sebuah startup yang membuat mobil tenaga surya dengan sel surya, baterai yang sangat efisien, dan badan komposit serat karbon masih harus menghasilkan keuntungan.

“Apakah mereka dapat menurunkan biaya produksi hingga mencapai tingkat yang masuk akal akan menentukan keberhasilan atau kegagalan sebuah perusahaan startup,” kata Dasgupta. Mengingat teknologi saat ini, dia juga tidak mengharapkan banyak truk pikap atau SUV bertenaga surya kapan pun segera, karena ruang ekstra untuk panel biasanya tidak cukup untuk menggerakkan kendaraan yang lebih berat dalam waktu lama jarak. Atap surya ditawarkan pada yang baru SUV Fisker, misalnya, hanya menambah 1.000 mil per tahun pada mobil.

Sion berusaha menekan biaya dengan memanfaatkan beberapa suku cadang mobil yang sudah ada di pasaran. Perusahaan juga berusaha membatasi penggunaan energi berlebih selama produksi dengan memikirkan kembali jalur perakitan mobil. Misalnya, panel bodi akan diberi warna daripada dicat untuk menghemat energi dan biaya produksi.

Pelajaran yang didapat

Van der Ham mengatakan salah satu pelajaran yang dia peroleh dari menyaksikan Tesla berkembang adalah pentingnya untuk tidak mencoba melakukan terlalu banyak hal di dalam perusahaan.

“Kami adalah perusahaan kemitraan,” jelasnya. “Ide di balik Lightyear adalah memanfaatkan barang dan infrastruktur yang ada semaksimal mungkin.” Panel surya mobil diproduksi oleh California tenaga matahari, Misalnya.

“Kami melakukan beberapa trik untuk membuat panel benar-benar efisien,” katanya, termasuk desain yang memastikan panel yang berada dalam bayangan atau tertutup kotoran burung tidak memperlambat kecepatan pengisian daya secara keseluruhan.

Optimalisasi panel, baterai, dan bodi membuat Lightyear One dua kali lebih efisien dibandingkan Tesla Model S. Faktanya, tim tersebut menganalisis dampak penempatan panel surya pada Model 3 milik Elon Musk dan memperkirakan bahwa jarak tersebut hanya akan menambah 3.000 mil per tahun dibandingkan 8.000 mil pada Lightyear One.

“Dalam hal ini, saya setuju dengan komentar Elon,” kata Van der Ham. “Memasang panel surya pada Model 3 saat ini tidak memberikan banyak manfaat.”

Jika Anda tidak sabar menunggu beberapa tahun untuk mendapatkan mobil tenaga surya baru, lihat proyek YouTuber Bryce & Courtney, yang berhenti dari pekerjaannya dan mengubah mobil tahun 1988. Menghindari Ram Van ke dalam kemping dengan panel surya di atapnya saat mereka melakukan tur keliling AS. Tidak punya $165.000 untuk dibelanjakan pada wahana tenaga surya yang baru? Cukup pasang beberapa panel di bagian atas mobil Anda saat ini dengan harga sekitar $1.000.

Rekomendasi Editor

• Mobil Sony Honda Afeela adalah puncak CES, dan saya sepenuhnya mendukungnya
• CES hari ini mengadakan perlombaan mobil otonom berkecepatan tinggi. Tonton di sini
• Volvo meluncurkan C40 Recharge listrik 2022 dengan teknologi dalam mobil bertenaga Android
• Apple sedang dalam pembicaraan dengan Hyundai mengenai kemungkinan mobil, produsen mobil menegaskan
• Terapkan rem terhadap ekspektasi Apple Car, kata analis