De Bridgestone World Solar Challenge is niet jouw typische autorace waarbij banden smelten en gas branden. In plaats van een gaspedaal rond een ovaal met een zwarte top, is het een milieubewuste duurtest door de Australische Outback.
Inhoud
- Een nieuwe kijk op de architectuur van een auto
- Nieuwe tests en oude gimmicks onder de aandacht brengen
- Sono-motoren
- Het bouwen van een zonneauto is niet eenvoudig – of goedkoop
- Les geleerd
In de loop van vier dagen rijden experimentele franken-machines 3.000 kilometer van Darwin naar Adelaide, voornamelijk met behulp van zonne-energie. De meeste voertuigen zien er niet uit als puntige Formule 1-racers. Sommige voertuigen zijn ontworpen om op de zonnestralen te rijden en lijken op Mars-ready hovercrafts, terwijl andere op zonne-energie Pop Tarts lijken met vier vastgeklikte wielen.
Aanbevolen video's
Een paar jaar geleden waren de auto-curiosa die de World Solar Challenge wonnen zo nu en dan een gek verhaal dat door je Twitter-feed flitste. Met de lancering van straatlegale voertuigen op zonne-energie, zoals de Lightyear One en
Verwant
- Bekijk Spectre, de eerste volledig elektrische auto van Rolls-Royce
- Apple heeft mogelijk eindelijk een partner gevonden om de Apple Car te bouwen
- Apple Car zal volledig autonoom zijn zonder input van de bestuurder, beweren insiders
Door Sunray aangedreven sedans kennen ook veel sceptici en tegenstanders. Carnegie Mellon-professor Jeremy Michalek, directeur van de Vehicle Electrification Group van de universiteit, zegt dat zonnepanelen een duur manier om kilometers te maken. Elektrische strijder Elon Musk poeh-pooh de concept: “De minst efficiënte plek om zonne-energie te plaatsen is op de auto.”
Een nieuwe kijk op de architectuur van een auto
Arjo van der Ham was een junior student elektrotechniek aan de Technische Universiteit Eindhoven in Nederland toen hij een kennis leerde kennen De schaatsclub van de school, Lex Hoefsloot, vroeg om een afspraak te maken over deelname aan een team dat hij aan het samenstellen was om in een auto te stappen in de World Solar Uitdaging. Van der Ham was gefocust op een masteropleiding en huiverde voor het project. Maar tijdens de eerste bijeenkomst begonnen collega-ingenieurs diagrammen te tekenen voor een voorgesteld voertuig, en tegen de tijd dat de junior die avond thuiskwam, was hij verslaafd.
Van eind 2012 tot begin 2013 ontwierpen en vervaardigden twintig studenten van de Nederlandse universiteit een voertuig dat zo plat was dat het bijna leek op een ijssandwich uit het ruimtetijdperk. Bij de race in oktober werd het Eindhovense team derde, achter Wales en Duitsland. Maar in de categorie cruiserklasse hielden de juryleden rekening met ontwerp en functionaliteit, en riepen Eindhoven later uit tot overall winnaar.
Hoefsloot zag een nog grotere prijs en richtte het zonnebedrijf Lightyear op met Van der Ham als Chief Technology Officer. Zeven jaar later heeft het team wat ze hebben geleerd omgezet in een prototype dat minder op een broodje ijs lijkt en meer op de slanke voorkant van een kogeltrein. Het zal waarschijnlijk ongeveer $165.000 kosten zodra het eind 2021 op de markt komt (je kunt reserveer er nu één door een terugbetaalbare $ 4.000 neer te leggen). Een meer betaalbare versie in Tesla Model 3-stijl zal een paar jaar later verschijnen. Om de boel op gang te krijgen heeft Lightyear $30 miljoen opgehaald, 120 pre-orders geplaatst en zijn demo-auto getoond op de CES in Las Vegas tot het World Economic Forum in Davos, Zwitserland.
Wat weet het team achter het Lightyear One-autoteam over motoren op zonne-energie dat Musk niet weet? “Als Elon vandaag op die beslissing zou terugkomen en de kans zou krijgen om de architectuur van zijn auto helemaal opnieuw op te bouwen vandaag in plaats van in 2004 [toen Tesla’s vroege modellen werden ontworpen] zou hij tot een andere conclusie komen”, zegt van der Ham. “De zonneauto werkt voor Lightyear omdat wij de architectuur van de grond af aan doen.”
Een groot deel van de belangrijkste innovaties van Lightyear vindt plaats voordat er zonnepanelen op worden geplaatst en de batterijen worden geïnstalleerd. De Lightyear One biedt plaats aan vijf personen en heeft een laag leeggewicht van 2.500 pond. Een Prius geeft de weegschaal een gewicht van 3.375 pond. Een Tesla Model 3 komt tussen de 3.500 en 4.100.
“Je moet echt eerst naar de basis kijken”, legt Van der Ham uit over het gewichtsvoordeel dat de Lightyear One heeft ten opzichte van andere auto’s. “Dat is waar je het grootste verschil gaat maken: in de architectuur. Niet in de details van de technologie.”
Nieuwe tests en oude gimmicks onder de aandacht brengen
Andere bedrijven, groot en klein, spelen al een tijdje met zonne-energie. Van 2010 tot 2015 bood Toyota in Amerika een zonnedak aan als onderdeel van een optioneel luxepakket voor de Prius, dat ook lederen stoelen en op afstand bedienbare airconditioning omvatte. Ongeveer 95.000 Amerikaanse klanten kochten in die jaren het optionele pakket. Sinds december 2019 heeft het bedrijf ook 4.500 van de nieuwe Prius PHV verkocht in Japan en Europa, die zonnepanelen op het dak hebben die in staat zijn om genereert 160 watt – genoeg om te helpen met hulpstroom, maar de auto niet over aanzienlijke kilometers te verplaatsen (die optie is momenteel niet beschikbaar in de ONS.).
Toyota heeft onlangs een Prius-prototype met zeer efficiënte, door Sharp gemaakte zonnebatterijcellen die 860 watt kunnen genereren, potentieel genoeg om de auto ruim 40 kilometer per dag van stroom te voorzien. De nieuwe versie breidt ook de celdekking uit van alleen het dak tot de motorkap, de achterklep en de kofferbakspoiler. Hoewel Toyota veel ophef maakte over de tests, verlengde de beoordelingsperiode tot februari 2020 zonder vaste plannen om het milieuvriendelijkere model op de markt te brengen. Als het Japanse bedrijf verder gaat met een elektrisch voertuig of hybride die over voldoende zonnepanelen beschikt om de auto van stroom te voorzien, geeft zijn hybride marktaandeel het al een enorm voordeel ten opzichte van elke startup. Toyota heeft van alle autobedrijven aantoonbaar de meeste ervaring op het gebied van het op de markt brengen van zonnevoertuigen, zelfs als deze een beperkte capaciteit hebben.
Kia/Hyundai verkoopt optionele zonnedaken (voor ongeveer $1.000) op zijn hybride modellen Sonata en Optima in Korea. Het bedrijf heeft plannen om de upgrade op overzeese markten aan te bieden, maar vertegenwoordigers willen geen details prijsgeven. Bij optimale omstandigheden zorgen de daken ervoor dat de voertuigen ongeveer 800 kilometer meer per jaar kunnen rijden.
Van der Ham wijst op het zonnedak van de Sonata als een symbolische inspanning vergeleken met de integratie op de Lightyear Eén ervan, waarvan hij belooft dat het 13.000 kilometer per jaar uit zijn zonnecellen zal halen, zelfs in een mistig stadje als San Francisco. Een groot deel van het voordeel van Lightyear gaat terug op het gewicht van de carrosserie, die is gemaakt van koolstofvezelcomposiet en aluminium versus een meer traditionele auto zoals de Sonata, die van staal is (zeer sterk, relatief lichtgewicht staal, maar nog steeds).
Sono-motoren
Het Duitse Sono Motors gebruikt een lichtgewicht aluminium frame om het gewicht van zijn op zonne-energie werkende Sion laag te houden. Als Lightyear de sportieve rit is voor milieubewuste alfa's, is Sion het betaalbare alternatief voor verstandige, zonaanbiddende bèta's. De boxy zwarte hatchback heeft een aflopende voorkant en hatchback die doet denken aan een Honda Fit en is slechts in één kleur verkrijgbaar, zwart. Die keuze werd, net als veel van de kenmerken van de auto, bepaald door de gemeenschap die het project financierde.
Meer dan 10.000 mensen hebben de Sion vooraf besteld door een terugbetaalbare $ 550 uit te geven aan de aankoopprijs van $ 28.000. De levering staat gepland voor begin 2022. Dat is veel vertrouwen in de oprichters die met het project zijn begonnen toen ze nog studenten waren en nog niet eens een formeel prototype hebben gebouwd. Het voertuig waar ze rondtoeren doet weinig af aan het maskeren waar de zonnepanelen zitten en heeft zelfs een BMW-stuurkolom (die later vervangen zal worden door een eigen exemplaar). Andere beslissingen, zoals of de productieauto voor- of achterwielaandrijving zal hebben, moeten nog worden afgerond. Die open benadering van ontwikkeling heeft Sono onlangs geholpen crowdfunding van $ 55 miljoen om prototypes te helpen bouwen en de auto op de markt te brengen.
Sono belooft dat de zonne-energie de Sion 16 kilometer per dag zal voortstuwen, wat misschien niet veel lijkt, maar dat is ongeveer wat een typische Duitse forens op een dag rijdt, zegt een vertegenwoordiger van het bedrijf. De batterijopslag zal oplaadbaar zijn tot een bereik van 200 tot 250 mijl. Andere praktische kenmerken zijn onder meer de mogelijkheid om de voor- en achterbank neer te klappen om 2,5 meter opbergruimte in de cabine te creëren, evenals een sectie op de oplaadpoort in de voorbumper waar gebruikers huishoudelijke apparaten kunnen aansluiten (voor het geval u tijdens het kamperen een smoothie moet mixen).
Het bouwen van een zonneauto is niet eenvoudig – of goedkoop
Als het lijkt alsof de wereld van zonneauto’s het Amerikaanse vernuft mist, is dat niet helemaal waar. Ford introduceerde de C-MAX Solar Energi Concept-auto op de CES in 2014, maar sindsdien is er niet veel nieuws meer vernomen. De Universiteit van Michigan heeft een van de beste zonnewagenraceteams ter wereld, die verschillende nationale competities hebben gewonnen en derde zijn geworden tijdens de Bridgestone World Solar Challenge 2019.
Professor Neil Dasgupta, faculteitsadviseur van het Michigan-raceteam, leidt een onderzoekslaboratorium dat zich richt op zonne-energie en batterijen en zegt dat zonneautobedrijven waarschijnlijk met verschillende afwegingen zullen worstelen.
Om te beginnen is het bouwen van een zonneauto niet goedkoop. Natuurlijk zijn er fotovoltaïsche cellen en batterijen. Dan is er nog de carrosserie van koolstofvezelcomposiet die Lightyear en de Universiteit van Michigan gebruiken om het gewicht van hun auto’s terug te brengen. Elke pond koolstofvezelcomposiet kost behoorlijk wat, legt Dasgupta uit. Het goede nieuws is dat het relatief lichte materiaal indrukwekkend veilig kan zijn.
„Chauffeurs van raceauto’s komen met een snelheid van 160 kilometer per uur uit de crash”, merkt de professor op. “Die auto’s zijn deels gemaakt van koolstofvezelcomposiet. Ze kunnen uiteindelijk zelfs veiliger zijn dan auto’s op staal.” Veel autofabrikanten zien de potentie ervan het maken van lichamen van het materiaal, maar er moet meer onderzoek en ontwikkeling worden gedaan om de kosten omlaag te brengen. Een startup die zonneauto’s bouwt met zonnecellen, uiterst efficiënte batterijen en carrosserieën van koolstofvezelcomposiet moet nog steeds winstgevend zijn.
“Of ze de productiekosten al dan niet kunnen verlagen tot waar het zinvol is, zal het succes of falen van een startend bedrijf bepalen”, aldus Dasgupta. Met de huidige technologie verwacht hij ook niet dat er veel door de zon aangedreven pick-up trucks of SUV’s zullen komen omdat de extra ruimte voor panelen meestal niet voldoende is om een zwaarder voertuig lang van stroom te voorzien afstanden. Het zonnedak aangeboden op de nieuwe Fisker-SUVvoegt bijvoorbeeld slechts 1.000 kilometer per jaar toe aan de auto.
Sion probeert de kosten laag te houden door gebruik te maken van een aantal auto-onderdelen die al op de markt zijn. Het bedrijf probeert ook het overtollige energieverbruik tijdens de productie te beperken door de assemblagelijn voor auto's te heroverwegen. Zo zullen de carrosseriepanelen worden voorzien van kleur in plaats van geverfd om energie en productiekosten te besparen.
Les geleerd
Van der Ham zegt dat een van de lessen die hij heeft geleerd door Tesla te zien groeien, is dat het belangrijk is om niet te veel in eigen beheer te doen.
“Wij zijn een partnerschapsbedrijf”, legt hij uit. “Het hele idee achter Lightyear is om zoveel mogelijk bestaande spullen en infrastructuur te gebruiken.” De zonnepanelen van de auto zijn vervaardigd door Californië Zonnekracht, Bijvoorbeeld.
“We doen een aantal trucjes om de panelen echt efficiënt te maken”, zegt hij, waaronder een ontwerp dat ervoor zorgt dat panelen die in de schaduw staan of bedekt zijn met vogelpoep de algehele laadsnelheid niet vertragen.
De optimalisatie van de panelen, de batterij en de carrosserie maakt de Lightyear One twee keer zo efficiënt als de Tesla Model S. Het team analyseerde zelfs de impact van het plaatsen van hun zonnepanelen op Elon Musk’s Model 3 en berekende dat dit slechts 5.000 kilometer per jaar zou opleveren, tegenover 8.000 voor de Lightyear One.
“In die zin ben ik het eens met de opmerking van Elon”, zegt Van der Ham. “Het plaatsen van een zonnepaneel op de Model 3 voegt nu niet zoveel toe.”
Als je niet een paar jaar kunt wachten op een nieuwe zonneauto, bekijk dan eens een project van YouTubers Bryce & Courtney, die hun baan opzegden en een auto uit 1988 ombouwden. Ontwijk Ram Van in een camper met zonnepanelen op het dak waarmee ze door de VS toerden. Heb je geen $ 165.000 te besteden aan een nieuwe rit op zonne-energie? Schroef gewoon een paar panelen op de bovenkant van uw huidige auto voor ongeveer $ 1.000.
Aanbevelingen van de redactie
- De Sony Honda Afeela-auto is het hoogtepunt van de CES, en ik ben er helemaal voor
- CES organiseert vandaag een snelle autorace. Bekijk het hier
- Volvo onthult de elektrische 2022 C40 Recharge met Android-aangedreven technologie voor in de auto
- Apple in gesprek met Hyundai over mogelijke auto, bevestigt automaker
- Pas de remmen toe op de verwachtingen van Apple Car, zegt analist
