All'interno della corsa alla velocità della luce per costruire un'auto per pendolari ad energia solare

La Bridgestone World Solar Challenge non è la tipica gara automobilistica con pneumatici che si sciolgono e incendi di gas. Invece di un giro a tutto gas attorno a un ovale asfaltato, è un test di resistenza ecologico attraverso l'entroterra australiano.

Nel corso di quattro giorni, delle macchine franken sperimentali percorrono 2.000 miglia da Darwin ad Adelaide, utilizzando principalmente l'energia solare. La maggior parte dei veicoli non somigliano a quelli appuntiti dei piloti di Formula Uno. Progettati per funzionare sotto i raggi del sole, alcuni veicoli assomigliano a hovercraft pronti per Marte e altri sembrano Pop Tarts solari con quattro ruote montate.

Qualche anno fa, le curiosità automobilistiche che vinsero la World Solar Challenge erano una storia occasionale e geniale che balenava attraverso il tuo feed Twitter. Con il lancio di veicoli ad energia solare omologati per la strada come Lightyear One e

Sonos Motors’ Sion, così come attori affermati come Toyota e Kia che testano le integrazioni dei pannelli, è iniziata una nuova corsa per diventare la più grande azienda di auto solari al mondo.

Le berline con propulsione Sunray hanno anche molti scettici e detrattori. Il professore della Carnegie Mellon Jeremy Michalek, direttore del Vehicle Electrification Group dell'università, afferma che i pannelli solari sono un costoso modo per accumulare miglia. Il guerriero elettrico Elon Musk deride il concetto: “Il posto meno efficiente per mettere l’energia solare è sull’auto.”

Ripensare l’architettura di un’auto

Arjo van der Ham era uno studente junior di ingegneria elettrica presso l'Università di Tecnologia di Eindhoven nei Paesi Bassi quando un conoscente di Il club di pattinaggio di velocità della scuola, Lex Hoefsloot, ha chiesto di incontrarlo per unirsi a una squadra che stava mettendo insieme per partecipare con un'auto al World Solar Sfida. Van der Ham era concentrato su un master e diffidente nei confronti del progetto. Ma al primo incontro, i colleghi ingegneri iniziarono a disegnare diagrammi per un veicolo proposto, e quando il giovane tornò a casa quella notte, ne rimase affascinato.

Dalla fine del 2012 all'inizio del 2013, 20 studenti dell'università olandese hanno progettato e fabbricato un veicolo così piatto da sembrare quasi un sandwich gelato dell'era spaziale. Nella gara di ottobre, la squadra di Eindhoven è arrivata terza, dietro a Galles e Germania. Ma nella categoria della classe cruiser, i giudici hanno tenuto conto del design e della praticità e in seguito hanno dichiarato Eindhoven il vincitore assoluto.

Hoefsloot vide un premio ancora più grande e fondò la società solare Lightyear con van der Ham come responsabile della tecnologia. Sette anni dopo, il team ha trasformato ciò che ha imparato in un prototipo che somiglia meno a un sandwich al gelato e più all’elegante parte anteriore di un treno ad alta velocità. Probabilmente costerà circa $ 165.000 una volta lanciato sul mercato alla fine del 2021 (puoi prenotane uno adesso sborsando una somma rimborsabile di $ 4.000). Una versione più economica in stile “Tesla Model 3” arriverà un paio di anni dopo. Per far funzionare le cose, Lightyear ha raccolto 30 milioni di dollari, ha 120 preordini e ha mostrato la sua auto dimostrativa dal CES di Las Vegas al World Economic Forum di Davos, in Svizzera.

Allora, cosa sa il team dietro il team automobilistico Lightyear One dei motori a energia solare che Musk non sa? “Se Elon dovesse rivedere quella decisione oggi e avesse l’opportunità di costruire da zero l’architettura della sua vettura oggi invece che nel 2004 [quando furono progettati i primi modelli di Tesla], arriverebbe a una conclusione diversa”, afferma van der Prosciutto. "L'auto solare funziona per Lightyear perché realizziamo l'architettura da zero."

Gran parte delle innovazioni più importanti di Lightyear avvengono prima che vengano collegati i pannelli solari e installate le batterie. Il Lightyear One può ospitare cinque persone ma ha un peso a vuoto di 2.500 libbre. Una Prius punta la bilancia a 3.375 libbre. Una Tesla Model 3 arriva tra 3.500 e 4.100.

"Devi davvero, davvero, davvero prima guardare ai fondamenti", spiega van der Ham riguardo al vantaggio di peso che la Lightyear One ha rispetto alle altre auto. “È lì che farai la differenza più grande: nell’architettura. Non nei dettagli della tecnologia”.

Mettere in luce nuovi test e vecchi espedienti

Altre aziende, grandi e piccole, si stanno occupando da tempo di energia solare. Dal 2010 al 2015, Toyota ha offerto un tetto solare in America come parte di un pacchetto di lusso opzionale per la Prius che includeva anche sedili in pelle e aria condizionata telecomandata. Durante quegli anni circa 95.000 clienti statunitensi acquistarono il pacchetto opzionale. Da dicembre 2019, l’azienda ha venduto in Giappone e in Europa anche 4.500 unità della nuova Prius PHV, dotata di pannelli solari sul tetto in grado di generare 160 watt, sufficienti per aiutare con l'energia ausiliaria ma non spostare l'auto per miglia significative (tale opzione non è attualmente disponibile nel NOI.).

Toyota ha recentemente costruito un Prototipo della Prius con celle solari altamente efficienti prodotte da Sharp in grado di generare 860 watt, potenzialmente sufficienti per alimentare l’auto per oltre 25 miglia al giorno. La nuova versione espande anche la copertura cellulare dal solo tetto al cofano, al portellone posteriore e allo spoiler del bagagliaio. Sebbene Toyota abbia fatto molto rumore sui test, il periodo di revisione si è esteso fino a febbraio 2020 senza piani concreti per la comparsa sul mercato del modello più ecologico. Se l’azienda giapponese avanzasse con un veicolo elettrico o ibrido dotato di abbastanza pannelli solari per alimentare l’auto, la sua quota di mercato ibrida le darebbe già un enorme vantaggio rispetto a qualsiasi startup. Toyota ha probabilmente la maggiore esperienza di qualsiasi azienda automobilistica in termini di commercializzazione di veicoli solari, anche quelli con capacità limitata.

Kia/Hyundai vende tetti solari opzionali (per circa 1.000 dollari) sui suoi modelli ibridi Sonata e Optima in Corea. L’azienda ha in programma di offrire l’aggiornamento nei mercati esteri, ma i rappresentanti non divulgheranno i dettagli. In condizioni ottimali, i tetti garantiscono ai veicoli circa 800 miglia in più all’anno.

Van der Ham indica il tetto solare della Sonata come uno sforzo simbolico rispetto all’integrazione della Lightyear Uno, che promette di sfruttare 8.300 miglia all’anno grazie ai suoi pannelli solari, anche in una città nebbiosa come San Francesco. Buona parte del vantaggio di Lightyear risale al peso del corpo, che è costruito in composito di fibra di carbonio e alluminio rispetto a un'auto più tradizionale come la Sonata, che è in acciaio (acciaio ad alta resistenza, relativamente leggero, ma Ancora).

Sono Motors

La tedesca Sono Motors sta utilizzando un telaio in alluminio leggero per contenere il peso della sua Sion a energia solare. Se Lightyear è la vettura sportiva per gli alfa attenti all'ambiente, Sion è l'alternativa conveniente per i beta sensibili e amanti del sole. La berlina nera squadrata ha un frontale inclinato e una berlina che ricorda una Honda Fit ed è disponibile in un solo colore, il nero. Quella scelta, come molte altre caratteristiche dell'auto, è stata decisa dalla comunità che ha finanziato il progetto.

Più di 10.000 persone hanno preordinato la Sion sborsando 550 dollari rimborsabili rispetto al prezzo di acquisto di 28.000 dollari. La consegna è prevista per l'inizio del 2022. C’è molta fiducia nei fondatori che hanno iniziato il progetto quando erano studenti e non hanno ancora costruito un prototipo formale. Il veicolo che stanno girando fa ben poco per mascherare la posizione dei pannelli solari e ha persino un piantone dello sterzo BMW (che verrà sostituito in seguito con uno proprietario). Altre decisioni, come se l’auto di serie sarà a trazione anteriore o posteriore, devono ancora essere finalizzate. Questo approccio aperto allo sviluppo ha aiutato Sono di recente ha finanziato in crowdfunding 55 milioni di dollari per aiutare a costruire prototipi e immettere l'auto sul mercato.

Sono promette che l'energia solare spingerà la Sion per 10 miglia al giorno, il che potrebbe non sembrare molto, ma è più o meno ciò che un tipico pendolare tedesco guida in un giorno, dice un rappresentante dell'azienda. La batteria sarà ricaricabile fino a un raggio di 200-250 miglia. Altre caratteristiche pratiche includono la possibilità di abbassare i sedili anteriori e posteriori per creare 8 piedi di spazio di stivaggio in cabina, oltre a una sezione sulla porta di ricarica del paraurti anteriore dove gli utenti possono collegare gli elettrodomestici (nel caso in cui sia necessario frullare un frullato mentre sei in campeggio).

Costruire un’auto solare non è facile né economico

Se sembra che nel mondo delle auto solari manchi l’ingegno americano, ciò non è del tutto vero. Ford ha presentato la concept car C-MAX Solar Energi al CES nel 2014, ma da allora non si sono sentite molte novità. L'Università del Michigan ha uno dei migliori team di corse di auto solari al mondo, avendo vinto diverse competizioni nazionali e classificandosi terzo al Bridgestone World Solar Challenge 2019.

Il professor Neil Dasgupta, consulente di facoltà per la squadra corse del Michigan, gestisce un laboratorio di ricerca focalizzato sull'energia solare e sulle batterie e afferma che le aziende produttrici di automobili solari probabilmente dovranno affrontare diversi compromessi.

Per cominciare, costruire un’auto solare non è economico. Naturalmente ci sono le celle fotovoltaiche e le batterie. Poi c’è la carrozzeria composita in fibra di carbonio che Lightyear e l’Università del Michigan stanno utilizzando per ridurre il peso delle loro auto. Ogni chilo di materiale composito in fibra di carbonio costa parecchio, spiega Dasgupta. La buona notizia è che il materiale relativamente leggero può essere straordinariamente sicuro.

“Gli automobilisti da corsa escono dagli incidenti andando a 100 miglia all’ora”, osserva il professore. “Quelle auto sono parzialmente realizzate in composito di fibra di carbonio. Possono effettivamente rivelarsi più sicure delle auto con base in acciaio”. Molte case automobilistiche ne vedono il potenziale creare corpi del materiale, ma è necessario fare più ricerca e sviluppo per ridurre i costi. Una startup che costruisce automobili solari con celle solari, batterie estremamente efficienti e carrozzerie in materiale composito in fibra di carbonio deve ancora essere redditizia.

“Il fatto che riescano o meno a ridurre i costi di produzione a un livello sensato determinerà il successo o il fallimento di una startup”, calcola Dasgupta. Data la tecnologia attuale, non si aspetta nemmeno molti camioncini o SUV alimentati dal sole presto, poiché lo spazio extra per i pannelli di solito non è sufficiente per alimentare a lungo un veicolo più pesante distanze. Il tetto solare offerto sul nuovo SUV Fisker, ad esempio, aggiunge solo 1.000 miglia all'anno all'auto.

Sion sta cercando di contenere i costi utilizzando alcune parti di automobili già presenti sul mercato. L’azienda sta anche cercando di limitare il consumo eccessivo di energia durante la produzione ripensando la catena di montaggio delle automobili. Ad esempio, i pannelli della carrozzeria saranno colorati anziché verniciati per risparmiare energia e costi di produzione.

Lezioni imparate

Van der Ham afferma che una delle lezioni che ha imparato osservando la crescita di Tesla è l’importanza di non cercare di fare troppo internamente.

"Siamo una società di partnership", spiega. "L'idea alla base di Lightyear è quella di utilizzare il più possibile le cose e le infrastrutture esistenti." I pannelli solari dell’auto sono prodotti dalla California Energia solare, Per esempio.

"Applichiamo alcuni accorgimenti per rendere i pannelli davvero efficienti", afferma, incluso un design che garantisce che i pannelli in ombra o coperti da escrementi di uccelli non rallentino la velocità di ricarica complessiva.

L'ottimizzazione dei pannelli, della batteria e della carrozzeria rende il Lightyear One due volte più efficiente della Tesla Model S. In effetti, il team ha analizzato l’impatto dell’installazione dei pannelli solari sulla Model 3 di Elon Musk e ha calcolato che avrebbe aggiunto solo 3.000 miglia all’anno contro le 8.000 della Lightyear One.

“In questo senso, sono d’accordo con il commento di Elon”, afferma Van der Ham. "Mettere un pannello solare in questo momento sulla Model 3 non aggiunge molto."

Se non puoi aspettare un paio d'anni per una nuova auto solare, dai un'occhiata a un progetto degli YouTuber Bryce & Courtney, che hanno lasciato il lavoro e hanno convertito un'auto del 1988 Dodge Ram Van in un camper con pannelli solari sul tetto che hanno girato per gli Stati Uniti. Non hai $ 165.000 da spendere per una nuova corsa solare? Basta imbullonare un paio di pannelli sul tetto della tua auto attuale per circa $ 1.000.

Raccomandazioni degli editori

• L'auto Sony Honda Afeela è al CES di punta e sono totalmente qui per questo
• Il CES ospita oggi una gara automobilistica autonoma ad alta velocità. Guardalo qui
• Volvo presenta la C40 Recharge elettrica 2022 con tecnologia di bordo basata su Android
• Apple in trattative con Hyundai per una possibile vettura, conferma la casa automobilistica
• Applicare freni alle aspettative di Apple Car, dice l'analista