Wewnątrz wyścigu z prędkością światła, którego celem jest zbudowanie samochodu dojazdowego zasilanego energią słoneczną

Bridgestone World Solar Challenge nie jest typowym wyścigiem samochodowym, w którym topią się opony i spalają gaz. Zamiast obracania się z przepustnicą wokół owalnego asfaltu, jest to ekologiczny test wytrzymałościowy na australijskim buszu.

W ciągu czterech dni eksperymentalne maszyny Frankena przejechały 3000 km z Darwin do Adelajdy, wykorzystując głównie energię słoneczną. Większość pojazdów nie wygląda jak spiczaści kierowcy Formuły 1. Zaprojektowane do poruszania się w promieniach słońca, niektóre pojazdy przypominają poduszkowce gotowe na Marsa, a inne wyglądają jak słoneczne Pop Tarts z czterema kołami.

Kilka lat temu ciekawostki motoryzacyjne, które wygrały World Solar Challenge, były okazjonalnymi historiami, które pojawiały się na Twoim Twitterze. Wraz z wprowadzeniem na rynek dopuszczonych do ruchu ulicznego pojazdów zasilanych energią słoneczną, takich jak Lightyear One i

Sonosa Motors Sion, a także uznani gracze, tacy jak Toyota i Kia, testujący integracje paneli, rozpoczął nowy wyścig o miano największej na świecie firmy produkującej samochody zasilane energią słoneczną.

Limuzyny napędzane promieniami słonecznymi również mają wielu sceptyków i przeciwników. Profesor Carnegie Mellon Jeremy Michalek, dyrektor uniwersyteckiej Grupy Elektryfikacji Pojazdów, twierdzi, że panele słoneczne to drogi sposób na zdobycie mil. Elektryczny wojownik Elon Musk robi kupę pojęcie: „Najmniej efektywnym miejscem do umieszczenia paneli fotowoltaicznych jest samochód.”

Nowe podejście do architektury samochodu

Arjo van der Ham był młodszym studentem elektrotechniki na Uniwersytecie Technologicznym w Eindhoven w Holandii, kiedy znajomy z szkolny klub łyżwiarzy szybkich Lex Hoefsloot poprosił o spotkanie w sprawie dołączenia do zespołu, który tworzył, aby wsiąść do samochodu w World Solar Wyzwanie. Van der Ham był skupiony na zdobyciu tytułu magistra i nieufny wobec projektu. Jednak już na pierwszym spotkaniu inni inżynierowie zaczęli rysować diagramy proponowanego pojazdu i zanim junior wrócił wieczorem do domu, był już uzależniony.

Od końca 2012 r. do początku 2013 r. 20 studentów holenderskiego uniwersytetu zaprojektowało i wyprodukowało pojazd tak płaski, że przypominał kanapkę z lodami z epoki kosmicznej. Podczas październikowego wyścigu zespół z Eindhoven zajął trzecie miejsce, za Walią i Niemcami. Jednak w kategorii klasy cruiserów sędziowie wzięli pod uwagę design i praktyczność, a później ogłosili Eindhoven ogólnym zwycięzcą.

Hoefsloot dostrzegł jeszcze większą nagrodę i założył firmę Lightyear zajmującą się energią słoneczną z van der Hamem na stanowisku dyrektora ds. technologii. Siedem lat później zespół przekształcił zdobytą wiedzę w prototyp, który nie wygląda jak kanapka z lodami, a bardziej elegancki przód superpociągu. Gdy trafi na rynek pod koniec 2021 r., będzie prawdopodobnie kosztować około 165 000 dolarów (możesz zarezerwuj jeden teraz poprzez wpłatę podlegającej zwrotowi kwoty 4000 dolarów). Tańsza wersja w stylu „Tesli Model 3” pojawi się kilka lat później. Aby wszystko ruszyło, Lightyear zebrał 30 milionów dolarów, złożył 120 zamówień w przedsprzedaży i pokazał swój samochód demonstracyjny na targach CES w Las Vegas na Światowym Forum Ekonomicznym w Davos w Szwajcarii.

Co zatem zespół odpowiedzialny za zespół samochodowy Lightyear One wie o silnikach zasilanych energią słoneczną, czego nie wie Musk? „Gdyby Elon dzisiaj ponownie rozważył tę decyzję i miałby możliwość zbudowania architektury swojego samochodu od podstaw dzisiaj, a nie w 2004 r. [kiedy projektowano wczesne modele Tesli], doszedłby do innego wniosku” – mówi van der Szynka. „Samochód zasilany energią słoneczną pracuje dla Lightyear, ponieważ zajmujemy się architekturą od podstaw”.

Wiele z najważniejszych innowacji Lightyeara ma miejsce przed podłączeniem paneli słonecznych i zainstalowaniem baterii. Lightyear One może pomieścić pięć osób, a jego masa własna wynosi 2500 funtów. Prius przechyla szalę na 3375 funtów. Tesla Model 3 kosztuje od 3500 do 4100.

„Naprawdę, naprawdę, naprawdę trzeba najpierw przyjrzeć się podstawom” – wyjaśnia van der Ham na temat przewagi wagowej Lightyear One nad innymi samochodami. „To właśnie tutaj dokonasz największej zmiany – w architekturze. Nie w szczegółach technologii.

Nowe testy i stare sztuczki w centrum uwagi

Inne firmy, duże i małe, od jakiegoś czasu bawią się energią słoneczną. Od 2010 do 2015 roku Toyota oferowała w Ameryce dach solarny w ramach opcjonalnego pakietu luksusowego Priusa, który obejmował również skórzane siedzenia i zdalnie sterowaną klimatyzację. W tych latach opcjonalny pakiet zakupiło około 95 000 klientów w USA. Od grudnia 2019 r. firma sprzedała także 4500 nowych Priusów PHV w Japonii i Europie, wyposażonych w panele słoneczne na dachu, które mogą generujący 160 watów — wystarczający, aby pomóc w zasilaniu pomocniczym, ale nie pozwalał na przemieszczanie samochodu na znaczne kilometry (ta opcja nie jest obecnie dostępna w wersji NAS.).

Toyota niedawno zbudowała Prototyp Priusa z wysoce wydajnymi ogniwami słonecznymi firmy Sharp, które mogą generować 860 watów, co potencjalnie wystarczy do zasilania samochodu na dystansie ponad 30 km dziennie. Nowa wersja rozszerza także zasięg ogniw, począwszy od dachu, aż po maskę, drzwi tylnej klapy i spojler bagażnika. Chociaż Toyota narobiła wiele szumu wokół testów, okres przeglądu przedłużył się do lutego 2020 r. i nie było żadnych konkretnych planów pojawienia się na rynku bardziej przyjaznego dla środowiska modelu. Jeśli japońska firma ruszy do przodu z pojazdem elektrycznym lub hybrydowym, który ma wystarczającą liczbę paneli słonecznych do zasilania samochodu, jej udział w rynku pojazdów hybrydowych już daje jej ogromną przewagę nad każdym start-upem. Toyota ma prawdopodobnie największe doświadczenie ze wszystkich producentów samochodów w zakresie sprzedaży pojazdów zasilanych energią słoneczną, nawet tych o ograniczonej pojemności.

Kia/Hyundai sprzedaje opcjonalne dachy fotowoltaiczne (za około 1000 dolarów) w swoich hybrydowych modelach Sonata i Optima w Korei. Firma planuje zaoferować aktualizację na rynkach zagranicznych, ale przedstawiciele nie chcą ujawniać szczegółów. W optymalnych warunkach dachy pozwalają pojazdom przejechać około 800 mil rocznie.

Van der Ham wskazuje na solarny dach Sonaty jako symboliczny wysiłek w porównaniu z integracją z Rokiem Aluminiowym Jeden, który obiecuje, że dzięki ogniwom słonecznym przejedzie 13 300 mil rocznie, nawet w mglistym miasteczku takim jak San Franciszek. Duża część przewagi Lightyeara wynika z masy korpusu wykonanego z kompozytu włókna węglowego i aluminium w porównaniu z bardziej tradycyjnym samochodem, takim jak Sonata, który jest wykonany ze stali (stal o wysokiej wytrzymałości, stosunkowo lekka, ale Nadal).

Silniki Sono

Niemiecka firma Sono Motors wykorzystuje lekką aluminiową ramę, aby obniżyć masę swojego zasilanego energią słoneczną Sion. Jeśli Lightyear jest sportowym pojazdem dla ekologicznie myślących alfa, Sion jest niedrogą alternatywą dla rozsądnych, kochających słońce wersji beta. Pudełkowaty czarny hatchback ma pochylony przód i tył przypominający Hondę Fit i jest dostępny tylko w jednym kolorze – czarnym. O tym wyborze, podobnie jak wielu innych elementach samochodu, zdecydowała społeczność finansująca projekt.

Ponad 10 000 osób zamówiło Sion w przedsprzedaży, wydając 550 dolarów podlegających zwrotowi w zamian za cenę zakupu wynoszącą 28 000 dolarów. Dostawa planowana jest na początek 2022 roku. To duża wiara w założycieli, którzy rozpoczęli projekt, gdy byli studentami i nie zbudowali jeszcze formalnego prototypu. Pojazd, po którym podróżowali, w niewielkim stopniu maskuje umiejscowienie paneli słonecznych, a nawet ma kolumnę kierowniczą BMW (którą później zastąpi się zastrzeżoną). Inne decyzje, takie jak to, czy samochód produkcyjny będzie miał napęd na przednie, czy na tylne koła, nie zostały jeszcze podjęte. To otwarte podejście do rozwoju pomogło ostatnio Sono zebrał w ramach crowdfundingu 55 milionów dolarów pomóc w budowie prototypów i wprowadzeniu samochodu na rynek.

Sono obiecuje, że energia słoneczna będzie napędzać Sion pokonywaniu 16 km dziennie, co może nie wydawać się dużą ilością, ale mniej więcej tyle dziennie przejeżdża typowy niemiecki pasażer, mówi przedstawiciel firmy. Akumulator będzie można ładować do zasięgu od 200 do 250 mil. Inne praktyczne funkcje obejmują możliwość złożenia przednich i tylnych siedzeń, aby stworzyć przestrzeń do przechowywania w kabinie o długości 8 stóp, a także sekcję na porcie ładowania w przednim zderzaku, do którego użytkownicy mogą podłączyć urządzenia gospodarstwa domowego (na wypadek, gdybyś musiał zmiksować smoothie podczas biwakowania).

Budowa samochodu zasilanego energią słoneczną nie jest łatwa ani tania

Jeśli wydaje się, że światu samochodów zasilanych energią słoneczną brakuje amerykańskiej pomysłowości, nie jest to do końca prawdą. Ford zaprezentował samochód koncepcyjny C-MAX Solar Energi na targach CES w 2014 roku, ale od tego czasu nie słyszano zbyt wielu wieści. Uniwersytet Michigan ma jeden z najlepszych zespołów wyścigowych samochodów zasilanych energią słoneczną na świecie, który wygrał kilka krajowych konkursów i zajął trzecie miejsce w Bridgestone World Solar Challenge 2019.

Profesor Neil Dasgupta, doradca wydziałowy zespołu wyścigowego ze stanu Michigan, prowadzi laboratorium badawcze skupiające się na energii słonecznej i akumulatorach, i twierdzi, że producenci samochodów zasilanych energią słoneczną będą prawdopodobnie musieli dokonać kilku kompromisów.

Po pierwsze, zbudowanie samochodu zasilanego energią słoneczną nie jest tanie. Nie brakuje oczywiście ogniw i akumulatorów fotowoltaicznych. Następnie jest nadwozie z kompozytu włókna węglowego, którego Lightyear i Uniwersytet Michigan używają do obniżenia masy swoich samochodów. Każdy funt kompozytu z włókna węglowego kosztuje całkiem sporo, wyjaśnia Dasgupta. Dobra wiadomość jest taka, że ​​stosunkowo lekki materiał może być imponująco bezpieczny.

„Kierowcy samochodów wyścigowych wychodzą z wypadków, jadąc z prędkością 160 km na godzinę” – zauważa profesor. „Te samochody są częściowo wykonane z kompozytu włókna węglowego. W rzeczywistości mogą okazać się bezpieczniejsze niż samochody wykonane ze stali”. Wielu producentów samochodów widzi potencjał w wytwarzania korpusów z tego materiału, ale należy przeprowadzić więcej badań i rozwoju, aby obniżyć koszty. Startup budujący samochody zasilane energią słoneczną z ogniwami słonecznymi, niezwykle wydajnymi akumulatorami i nadwoziami z kompozytów z włókna węglowego nadal musi być rentowny.

„To, czy uda im się obniżyć koszty produkcji do poziomu, który ma sens, zadecyduje o sukcesie lub porażce start-upu” – ocenia Dasgupta. Biorąc pod uwagę obecną technologię, nie spodziewa się też w żadnym momencie wielu pickupów ani SUV-ów napędzanych energią słoneczną wkrótce, ponieważ dodatkowa przestrzeń na panele zwykle nie wystarcza do zasilania cięższego pojazdu przez długi czas odległości. Dach solarny oferowany na nowym SUV Fiskerana przykład dodaje do samochodu tylko 1000 mil rocznie.

Sion stara się obniżyć koszty, wykorzystując niektóre części samochodowe już dostępne na rynku. Firma stara się również ograniczyć nadmierne zużycie energii podczas produkcji, modyfikując linię montażową samochodów. Na przykład panele nadwozia będą nasycone kolorem, a nie malowane, aby zaoszczędzić energię i koszty produkcji.

Zdobyta wiedza

Van der Ham twierdzi, że jedną z lekcji, jaką wyciągnął z obserwacji rozwoju Tesli, jest to, jak ważne jest, aby nie próbować robić zbyt wiele we własnym zakresie.

„Jesteśmy firmą partnerską” – wyjaśnia. „Cała idea Lightyeara polega na maksymalnym wykorzystaniu istniejącego sprzętu i infrastruktury”. Panele słoneczne samochodu są produkowane przez firmę California Moc słoneczna, Na przykład.

„Robimy kilka sztuczek, aby panele były naprawdę wydajne” – mówi, w tym projekt, który gwarantuje, że panele znajdujące się w cieniu lub pokryte ptasią kupą nie spowalniają ogólnej prędkości ładowania.

Optymalizacja paneli, akumulatora i nadwozia sprawia, że ​​Lightyear One jest dwukrotnie wydajniejszy niż Tesla Model S. W rzeczywistości zespół przeanalizował wpływ umieszczenia paneli słonecznych w Modelu 3 Elona Muska i obliczył, że zwiększy to jedynie 5000 mil rocznie w porównaniu z 8000 w przypadku Astral One.

„W tym sensie zgadzam się z komentarzem Elona” – mówi Van der Ham. „Umieszczenie panelu słonecznego w Modelu 3 nie dodaje zbyt wiele.”

Jeśli nie możesz czekać kilku lat na nowy samochód zasilany energią słoneczną, sprawdź projekt YouTuberów Bryce’a i Courtney, którzy rzucili pracę i przerobili samochód z 1988 r. Dodge Ram Van do kampera z panelami słonecznymi na dachu, którym objechali USA. Nie masz 165 000 dolarów do wydania na nową przejażdżkę zasilaną energią słoneczną? Wystarczy przykręcić kilka paneli na górze obecnego samochodu za około 1000 dolarów.

Zalecenia redaktorów

• Samochód Sony Honda Afeela to szczytowy moment targów CES i jestem tu całkowicie po to
• Dziś na targach CES odbędzie się wyścig szybkich samochodów autonomicznych. Obejrzyj tutaj
• Volvo przedstawia elektryczne C40 Recharge 2022 z technologią pokładową z systemem Android
• Apple prowadzi rozmowy z Hyundaiem na temat potencjalnego samochodu, potwierdza producent samochodów
• Analityk mówi, że zastosuje hamulce zgodnie z oczekiwaniami Apple Car