Por dentro da corrida à velocidade da luz para construir um carro movido a energia solar

O Bridgestone World Solar Challenge não é uma típica corrida de carros que derrete pneus e queima a gás. Em vez de um giro acelerado em torno de um oval de asfalto, é um teste de resistência ecológico através do Outback australiano.

Ao longo de quatro dias, máquinas experimentais de Franken percorreram 3.200 quilômetros de Darwin a Adelaide, usando principalmente energia solar. A maioria dos veículos não se parece com pilotos pontudos de Fórmula 1. Projetados para funcionar sob os raios do sol, alguns dos veículos lembram hovercrafts prontos para Marte e outros parecem Pop Tarts solares com quatro rodas encaixadas.

Há alguns anos, as curiosidades automotivas que venceram o World Solar Challenge eram uma história ocasional que aparecia no seu feed do Twitter. Com o lançamento de veículos movidos a energia solar legais, como o Lightyear One e

Sonos Sion da Motors, bem como players estabelecidos como Toyota e Kia testando integrações de painéis, uma nova corrida para ser a maior empresa de automóveis solares do mundo começou.

Os sedãs com propulsão Sunray também têm muitos céticos e detratores. O professor da Carnegie Mellon, Jeremy Michalek, diretor do Grupo de Eletrificação de Veículos da universidade, diz que os painéis solares são um caro maneira de ganhar milhas. O guerreiro elétrico Elon Musk despreza o conceito: “O lugar menos eficiente para colocar energia solar é no carro.”

Repensando a arquitetura de um carro

Arjo van der Ham era um estudante júnior de engenharia elétrica na Universidade de Tecnologia de Eindhoven, na Holanda, quando um conhecido de o clube de patinação de velocidade da escola, Lex Hoefsloot, pediu para se reunir para se juntar a uma equipe que ele estava montando para inscrever um carro no World Solar Desafio. Van der Ham estava focado em um mestrado e desconfiado do projeto. Mas na primeira reunião, colegas engenheiros começaram a desenhar diagramas para um veículo proposto e, quando o júnior chegou em casa naquela noite, já estava fisgado.

Do final de 2012 ao início de 2013, 20 estudantes da universidade holandesa projetaram e fabricaram um veículo tão plano que quase parecia um sanduíche de sorvete da era espacial. Na corrida de outubro, a equipe de Eindhoven ficou em terceiro, atrás do País de Gales e da Alemanha. Mas na categoria da classe Cruiser, os juízes levaram em conta o design e a praticidade e mais tarde declararam Eindhoven o vencedor geral.

Hoefsloot avistou um prêmio ainda maior e fundou a empresa solar Lightyear com van der Ham como diretor de tecnologia. Sete anos depois, a equipe moldou o que aprendeu em um protótipo que se parece menos com um sanduíche de sorvete e mais com a frente elegante de um trem-bala. Provavelmente custará cerca de US$ 165.000 quando chegar ao mercado no final de 2021 (você pode reserve um agora desembolsando US$ 4.000 reembolsáveis). Uma versão mais acessível no estilo “Tesla Model 3” chegará alguns anos depois. Para fazer as coisas andarem, a Lightyear arrecadou US$ 30 milhões, fez 120 pré-encomendas e exibiu seu carro de demonstração na CES em Las Vegas ao Fórum Econômico Mundial em Davos, na Suíça.

Então, o que a equipe por trás da equipe do carro Lightyear One sabe sobre motores movidos a energia solar que Musk não sabe? “Se Elon revisitasse essa decisão hoje e tivesse a oportunidade de construir a arquitetura do seu carro do zero hoje, em vez de 2004 [quando os primeiros modelos da Tesla foram projetados], ele chegaria a uma conclusão diferente”, diz van der Presunto. “O carro solar funciona para a Lightyear porque fazemos a arquitetura do zero.”

Grande parte da inovação mais importante da Lightyear acontece antes de instalar os painéis solares e instalar as baterias. O Lightyear One acomoda cinco pessoas, mas tem um peso esbelto de 2.500 libras. Um Prius pesa 3.375 libras na balança. Um Tesla Model 3 custa entre 3.500 e 4.100.

“Você realmente precisa olhar primeiro para os fundamentos”, explica van der Ham sobre a vantagem de peso que o Lightyear One tem sobre outros carros. “É aí que você fará a maior diferença – na arquitetura. Não nos detalhes da tecnologia.”

Destacando novos testes e truques antigos

Outras empresas, grandes e pequenas, já brincam com a energia solar há algum tempo. De 2010 a 2015, a Toyota ofereceu um teto solar na América como parte de um pacote de luxo opcional para o Prius, que também incluía bancos de couro e ar condicionado com controle remoto. Cerca de 95.000 clientes nos EUA adquiriram o pacote opcional durante esses anos. Desde dezembro de 2019, a empresa também vendeu 4.500 unidades do novo Prius PHV no Japão e na Europa, que conta com painéis solares no teto capazes de gerando 160 watts – o suficiente para ajudar com energia auxiliar, mas não mover o carro por quilômetros significativos (essa opção não está disponível atualmente no NÓS.).

A Toyota construiu recentemente um Protótipo Prius com células de bateria solar altamente eficientes fabricadas pela Sharp que podem gerar 860 watts, potencialmente suficientes para alimentar o carro por mais de 40 quilômetros por dia. A nova versão também expande a cobertura das células apenas do teto até o capô, porta traseira e spoiler do porta-malas. Embora a Toyota tenha feito muito rebuliço sobre os testes, o período de revisão se estendeu até fevereiro de 2020, sem planos firmes para que o modelo mais ecológico aparecesse no mercado. Se a empresa japonesa avançar com um veículo eléctrico ou híbrido que tenha painéis solares suficientes para alimentar o carro, a sua quota de mercado híbrido já lhe confere uma enorme vantagem sobre qualquer startup. A Toyota tem indiscutivelmente a maior experiência de qualquer empresa automobilística em termos de comercialização de veículos solares, mesmo aqueles com capacidade limitada.

Kia/Hyundai vende tetos solares opcionais (por cerca de US$ 1.000) em seus modelos híbridos Sonata e Optima na Coreia. A empresa tem planos de oferecer a atualização em mercados internacionais, mas os representantes não divulgam detalhes. Em condições ideais, os tetos proporcionam aos veículos cerca de 1.300 quilômetros a mais por ano.

Van der Ham aponta o teto solar do Sonata como um esforço simbólico em comparação com a integração no Lightyear Um deles, que ele promete percorrer 13.300 milhas por ano com suas células solares, mesmo em uma cidade enevoada como San Francisco. Boa parte da vantagem do Lightyear se deve ao peso da carroceria, que é construída em compósito de fibra de carbono e alumínio versus um carro mais tradicional como o Sonata, que é feito de aço (aço de alta resistência e relativamente leve, mas ainda).

Sono Motors

A Sono Motors da Alemanha está empregando uma estrutura leve de alumínio para manter baixo o peso do seu Sion movido a energia solar. Se Lightyear é o passeio esportivo para alfas ecológicos, Sion é a alternativa acessível para betas sensatos e adoradores do sol. O hatchback quadrado preto tem frente inclinada e hatchback que lembra um Honda Fit e só vem em uma cor, preto. Essa escolha, como muitas das características do carro, foi decidida pela comunidade que financiou o projeto.

Mais de 10.000 pessoas pré-encomendaram o Sion desembolsando US$ 550 reembolsáveis ​​pelo preço de compra de US$ 28.000. A entrega está prevista para o início de 2022. Isso é muita fé nos fundadores que iniciaram o projeto quando eram estudantes e ainda nem construíram um protótipo formal. O veículo que eles percorreram faz pouco para mascarar a localização dos painéis solares e ainda tem uma coluna de direção BMW (a ser substituída posteriormente por uma proprietária). Outras decisões, como se o carro de produção terá tração dianteira ou traseira, ainda não foram finalizadas. Essa abordagem aberta ao desenvolvimento ajudou Sono recentemente financiou coletivamente US$ 55 milhões para ajudar a construir protótipos e colocar o carro no mercado.

Sono promete que a energia solar impulsionará o Sion por 16 quilômetros por dia, o que pode não parecer muito, mas é o que um típico viajante alemão dirige em um dia, diz um representante da empresa. O armazenamento da bateria poderá ser carregado em um alcance de 200 a 250 milhas. Outros recursos práticos incluem a capacidade de rebater os bancos dianteiros e traseiros para criar 2,5 metros de espaço de armazenamento na cabine, bem como uma seção na porta de carregamento do pára-choque dianteiro, onde os usuários podem conectar eletrodomésticos (caso você precise preparar um smoothie enquanto estiver acampando).

Construir um carro solar não é fácil – nem barato

Se parece que falta ao mundo dos carros solares a engenhosidade americana, isso não é totalmente verdade. A Ford apresentou o carro-conceito C-MAX Solar Energi na CES em 2014, mas não se ouviram muitas novidades desde então. A Universidade de Michigan tem uma das melhores equipes de corrida de carros solares do mundo, tendo vencido diversas competições nacionais e ficado em terceiro lugar no Bridgestone World Solar Challenge 2019.

O professor Neil Dasgupta, conselheiro docente da equipe de corrida de Michigan, dirige um laboratório de pesquisa focado em energia solar e baterias e diz que as empresas de automóveis solares provavelmente enfrentarão várias compensações.

Para começar, construir um carro solar não é barato. Claro, existem células fotovoltaicas e baterias. Depois, há a carroceria composta de fibra de carbono que a Lightyear e a Universidade de Michigan estão empregando para reduzir o peso de seus carros. Cada quilo de composto de fibra de carbono custa bastante, explica Dasgupta. A boa notícia é que o material relativamente leve pode ser impressionantemente seguro.

“Os pilotos de corrida saem de acidentes a 160 quilômetros por hora”, observa o professor. “Esses carros são parcialmente feitos de composto de fibra de carbono. Na verdade, eles podem acabar sendo mais seguros do que os carros feitos de aço.” Muitos fabricantes de automóveis vêem o potencial em fabricando corpos do material, mas é necessário fazer mais pesquisa e desenvolvimento para reduzir o custo. Uma startup que constrói carros solares com células solares, baterias extremamente eficientes e carrocerias compostas de fibra de carbono ainda precisa ser lucrativa.

“Se eles conseguirem ou não reduzir os custos de fabricação até onde faz sentido, isso determinará o sucesso ou o fracasso de uma empresa iniciante”, calcula Dasgupta. Dada a tecnologia atual, ele também não espera muitas picapes ou SUVs movidos a energia solar a qualquer momento. em breve, já que o espaço extra para os painéis geralmente não é suficiente para alimentar um veículo mais pesado por muito tempo distâncias. O telhado solar oferecido no novo SUV Fisker, por exemplo, acrescenta apenas 1.600 quilômetros por ano ao carro.

Sion está tentando manter os custos baixos utilizando algumas peças automotivas já existentes no mercado. A empresa também está tentando limitar o uso excessivo de energia durante a produção, repensando a linha de montagem de automóveis. Por exemplo, os painéis da carroceria serão coloridos em vez de pintados para economizar energia e custos de produção.

Lições aprendidas

Van der Ham diz que uma das lições que aprendeu ao observar o crescimento da Tesla é a importância de não tentar fazer muitas coisas internamente.

“Somos uma empresa parceira”, explica ele. “A ideia por trás do Lightyear é usar o material e a infraestrutura existentes tanto quanto possível.” Os painéis solares do carro são fabricados pela Califórnia Poder do sol, por exemplo.

“Fazemos alguns truques para tornar os painéis realmente eficientes”, diz ele, incluindo um design que garante que os painéis que estão na sombra ou cobertos por cocô de pássaros não diminuam a velocidade geral de carregamento.

A otimização dos painéis, da bateria e do corpo torna o Lightyear One duas vezes mais eficiente que o Tesla Model S. Na verdade, a equipe analisou o impacto de colocar seus painéis solares no Modelo 3 de Elon Musk e calculou que isso acrescentaria apenas 3.000 milhas por ano, contra 8.000 do Lightyear One.

“Nesse sentido, concordo com o comentário de Elon”, diz Van der Ham. “Colocar um painel solar agora no Modelo 3 não acrescenta muito.”

Se você não pode esperar alguns anos por um novo carro solar, confira um projeto dos YouTubers Bryce & Courtney, que largaram o emprego e converteram um carro de 1988. Dodge Ram Van em um trailer com painéis solares no telhado que eles percorreram pelos EUA. Não tem US$ 165.000 para gastar em um novo passeio solar? Basta fixar alguns painéis na parte superior do seu carro atual por cerca de US$ 1.000.

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