În cursa cu viteza luminii pentru a construi o mașină pentru navetiști alimentată cu energie solară

Bridgestone World Solar Challenge nu este o cursă tipică de mașini care se topesc anvelopele și cu gaz. În loc de o rotire cu manivelă în jurul unui oval blacktop, este un test de anduranță ecologic prin Australian Outback.

Pe parcursul a patru zile, mașini franken experimentale au motor 2.000 de mile de la Darwin la Adelaide, folosind în principal energie solară. Majoritatea vehiculelor nu arată ca curse de Formula 1 ascuțite. Conceput pentru a rula pe razele soarelui, unele dintre vehicule seamănă cu hovercraft-uri pregătite pentru Marte, iar altele arată ca Pop Tarts solare cu patru roți fixate.

Cu câțiva ani în urmă, curiozitățile automobilistice care au câștigat World Solar Challenge au fost o poveste ocazională de gee-whiz care a apărut prin fluxul tău de Twitter. Odată cu lansarea vehiculelor cu energie solară legale, cum ar fi Lightyear One și

Sonos Sion de la Motors, precum și jucători consacrați precum Toyota și Kia care testează integrarea panourilor, a început o nouă cursă pentru a deveni cea mai mare companie de mașini solare din lume.

Sedanurile propulsate de razele solare au, de asemenea, o mulțime de sceptici și detractori. Profesorul Carnegie Mellon Jeremy Michalek, directorul Grupului de Electrificare a Vehiculelor din cadrul universității, spune că panourile solare sunt un scump modalitate de a obține mile. Războinicul electric Elon Musk pooh-poohs the concept: „Cel mai puțin eficient loc pentru a pune soare este pe mașină.”

Regândirea arhitecturii unei mașini

Arjo van der Ham era student la inginerie electrică la Universitatea de Tehnologie Eindhoven din Țările de Jos, când o cunoștință de la clubul de patinaj viteză al școlii, Lex Hoefsloot, a cerut să se întâlnească pentru a se alătura unei echipe pe care o forma pentru a intra într-o mașină în World Solar. Provocare. Van der Ham s-a concentrat pe o diplomă de master și se temea de proiect. Dar la prima întâlnire, colegii ingineri au început să deseneze diagrame pentru un vehicul propus și, când juniorul a ajuns acasă în acea noapte, a fost cucerit.

De la sfârșitul lui 2012 până la începutul lui 2013, 20 de studenți de la universitatea olandeză au proiectat și fabricat un vehicul atât de plat încât aproape că arăta ca un sandviș cu înghețată din era spațială. La cursa din octombrie, echipa Eindhoven s-a clasat pe locul trei, în spatele Țării Galilor și Germaniei. Dar la categoria de crucișătoare, arbitrii au luat în considerare designul și caracterul practic, iar mai târziu au declarat Eindhoven câștigătorul general.

Hoefsloot a spionat un premiu și mai mare și a fondat compania solară Lightyear cu van der Ham ca director de tehnologie. Șapte ani mai târziu, echipa a transformat ceea ce au învățat într-un prototip care arată mai puțin ca un sandviș cu înghețată și mai mult ca fața elegantă a unui tren glonț. Va costa probabil aproximativ 165.000 USD odată ce va ajunge pe piață la sfârșitul anului 2021 (puteți rezerva unul acum prin scutirea a 4.000 USD rambursabil). O versiune mai accesibilă în stil „Tesla Model 3” va sosi câțiva ani mai târziu. Pentru a face lucrurile să meargă, Lightyear a strâns 30 de milioane de dolari, are 120 de precomenzi și și-a prezentat mașina demonstrativă de la CES din Las Vegas la Forumul Economic Mondial din Davos, Elveția.

Deci, ce știe echipa din spatele echipei de mașini Lightyear One despre motoarele alimentate cu energie solară, pe care Musk nu le cunoaște? „Dacă Elon ar revedea acea decizie astăzi și ar avea ocazia să construiască arhitectura mașinii sale de la zero astăzi, în loc de 2004 [când au fost proiectate primele modele ale lui Tesla], el ar ajunge la o concluzie diferită”, spune van der Șuncă. „Mașina solară funcționează pentru Lightyear pentru că noi facem arhitectura de la zero.”

O mare parte din cea mai importantă inovație a lui Lightyear are loc înainte de a atașa panourile solare și de a instala bateriile. Lightyear One are loc pentru cinci persoane, dar are o greutate redusă subțire de 2.500 de lire sterline. O Prius înclină balanța la 3.375 lbs. Un Tesla Model 3 vine între 3.500 și 4.100.

„Întâi, într-adevăr, trebuie să te uiți la elementele fundamentale”, explică van der Ham despre avantajul în greutate pe care Lightyear One îl are față de alte mașini. „Acolo vei face cea mai mare diferență – în arhitectură. Nu în detaliile tehnologiei.”

Evidențiază teste noi și trucuri vechi

Alte companii, mari și mici, se joacă de ceva vreme cu energia solară. Din 2010 până în 2015, Toyota a oferit un acoperiș solar în America, ca parte a unui pachet de lux opțional pentru Prius, care includea și scaune din piele și aer condiționat cu telecomandă. Aproximativ 95.000 de clienți din SUA au achiziționat pachetul opțional în acei ani. Din decembrie 2019, compania a vândut, de asemenea, 4.500 din noul Prius PHV în Japonia și Europa, care are panouri solare pe acoperiș capabile să generând 160 de wați - suficient pentru a ajuta cu puterea auxiliară, dar să nu miște mașina pe kilometri semnificativi (aceasta opțiune nu este disponibilă în prezent în NE.).

Toyota a construit recent un Prototipul Prius cu baterii solare extrem de eficiente, fabricate de Sharp, care pot genera 860 de wați, potențial suficient pentru a alimenta mașina pentru mai mult de 25 de mile pe zi. Noua versiune extinde, de asemenea, acoperirea celulelor de la doar acoperiș la capotă, ușa trapei din spate și spoilerul portbagajului. În timp ce Toyota a făcut multă agitație în legătură cu testele, perioada de revizuire s-a extins până în februarie 2020, fără planuri ferme pentru apariția pe piață a modelului mai ecologic. Dacă compania japoneză merge mai departe cu un vehicul electric sau hibrid care are suficiente panouri solare pentru a alimenta mașina, cota sa de piață hibridă îi oferă deja un avantaj imens față de orice startup. Toyota are, fără îndoială, cea mai mare experiență dintre orice companie de automobile în ceea ce privește comercializarea vehiculelor solare, chiar și a celor cu capacitate limitată.

Kia/Hyundai vinde acoperișuri solare opționale (pentru aproximativ 1.000 USD) pentru modelele hibride Sonata și Optima in Coreea. Compania intenționează să ofere upgrade-ul pe piețele de peste mări, dar reprezentanții nu vor divulga detalii. În condiții optime, acoperișurile oferă vehiculelor cu aproximativ 800 de mile în plus pe an.

Van der Ham indică acoperișul solar al Sonatei ca pe un efort simbolic în comparație cu integrarea pe Lightyear Unul, despre care promite că va obține 8.300 de mile pe an din celulele sale solare, chiar și într-un oraș în ceață precum San Francisco. O bună parte din avantajul Lightyear se întoarce la greutatea corpului, care este construită din compozit din fibră de carbon și aluminiu față de o mașină mai tradițională precum Sonata, care este oțel (oțel de înaltă rezistență, relativ ușor, dar încă).

Sono Motors

Compania germană Sono Motors folosește un cadru ușor din aluminiu pentru a menține greutatea Sion-ului său alimentat cu energie solară. Dacă Lightyear este cursa sportivă pentru alfa eco-mind, Sion este alternativa accesibilă pentru beta sensibile, care adora soarele. Hatchback-ul negru cutituit are o față înclinată și un hatchback care amintește de Honda Fit și este disponibil într-o singură culoare, negru. Această alegere, la fel ca multe dintre caracteristicile mașinii, a fost decisă de comunitatea care finanțează proiectul.

Peste 10.000 de persoane au precomandat Sion-ul plătind o sumă rambursabilă de 550 USD pentru prețul de achiziție de 28.000 USD. Livrarea este programată pentru începutul anului 2022. Aceasta înseamnă multă încredere în fondatorii care au început proiectul când erau studenți și nici măcar nu au construit încă un prototip formal. Vehiculul pe care l-au vizitat nu maschează prea puțin locul în care sunt panourile solare și chiar are o coloană de direcție BMW (care va fi înlocuită ulterior cu una proprietară). Alte decizii, cum ar fi dacă mașina de serie va fi cu tracțiune față sau pe spate, nu au fost încă finalizate. Acea abordare deschisă a dezvoltării l-a ajutat recent pe Sono 55 de milioane de dolari pentru a ajuta la construirea de prototipuri și pentru a scoate mașina pe piață.

Sono promite că energia solară va propulsa Sionul timp de 10 mile pe zi, ceea ce poate nu pare mult, dar cam asta conduce un navetiști german tipic într-o zi, spune un reprezentant al companiei. Bateria de stocare va fi încărcabilă până la o autonomie de 200 până la 250 de mile. Alte caracteristici practice includ posibilitatea de a coborî scaunele din față și din spate pentru a crea 8 picioare de depozitare în cabină, precum și o secțiune pe portul de încărcare al barei de protecție din față, unde utilizatorii pot conecta aparatele electrocasnice (în cazul în care trebuie să amestecați un smoothie în timp ce sunteți în camping).

Construirea unei mașini solare nu este ușoară sau ieftină

Dacă se pare că lumii mașinilor solare îi lipsește ingeniozitatea americană, asta nu este complet adevărat. Ford a prezentat conceptul C-MAX Solar Energi la CES în 2014, dar nu s-au auzit prea multe vești de atunci. Universitatea din Michigan are una dintre cele mai bune echipe de curse de mașini solare din lume, care a câștigat mai multe competiții naționale și s-a clasat pe locul al treilea la Bridgestone World Solar Challenge 2019.

Profesorul Neil Dasgupta, consilier al facultății pentru echipa de curse din Michigan, conduce un laborator de cercetare axat pe energie solară și baterii și spune că companiile de mașini solare se vor lupta probabil cu mai multe compromisuri.

Pentru început, construirea unei mașini solare nu este ieftină. Desigur, există celule fotovoltaice și baterii. Apoi mai este caroseria din compozit din fibră de carbon pe care Lightyear și Universitatea din Michigan o folosesc pentru a reduce greutatea mașinilor lor. Fiecare kilogram de compozit din fibră de carbon costă destul de mult, explică Dasgupta. Vestea bună este că materialul relativ ușor poate fi impresionant de sigur.

„Șoferii de mașini de curse ies din accidente care merg cu 160 de mile pe oră”, notează profesorul. „Acele mașini sunt parțial realizate din compozit din fibră de carbon. Ele pot ajunge de fapt prin a fi mai sigure decât mașinile pe bază de oțel.” Mulți producători de mașini văd potențialul în realizarea corpurilor de material, dar trebuie făcute mai multe cercetări și dezvoltare pentru a reduce costurile. O startup care construiește mașini solare cu celule solare, baterii extrem de eficiente și caroserii din compozit din fibră de carbon trebuie să fie încă profitabilă.

„Dacă pot duce sau nu costurile de producție până acolo unde are sens, va dicta succesul sau eșecul unei companii startup”, arată Dasgupta. Având în vedere tehnologia actuală, el nu se așteaptă oricând la multe camionete sau SUV-uri alimentate de soare în curând, deoarece spațiul suplimentar pentru panouri de obicei nu este suficient pentru a alimenta un vehicul mai greu pentru mult timp distante. Acoperișul solar oferit pe noul SUV Fisker, de exemplu, adaugă doar 1.000 de mile pe an mașinii.

Sion încearcă să scadă costurile prin utilizarea unor piese auto deja existente pe piață. De asemenea, compania încearcă să limiteze consumul de energie în exces în timpul producției, regândind linia de asamblare a automobilelor. De exemplu, panourile caroseriei vor fi infuzate cu culoare mai degrabă decât vopsite pentru a economisi energie și costuri de producție.

Lecții învățate

Van der Ham spune că una dintre lecțiile pe care le-a învățat urmărind creșterea Tesla este importanța de a nu încerca să facă prea multe în interior.

„Suntem o companie de parteneriat”, explică el. „Întreaga idee din spatele Lightyear este să folosim cât mai mult posibil materialele și infrastructura existente.” Panourile solare ale mașinii sunt fabricate de California Putere solară, de exemplu.

„Facem câteva trucuri pentru a face panourile cu adevărat eficiente”, spune el, inclusiv un design care asigură că panourile care sunt în umbră sau acoperite de excremente de păsări nu încetinesc viteza generală de încărcare.

Optimizarea panourilor, bateriei și caroseriei face ca Lightyear One să fie de două ori mai eficient decât Tesla Model S. De fapt, echipa a analizat impactul punerii panourilor solare pe modelul 3 al lui Elon Musk și a estimat că ar adăuga doar 3.000 de mile pe an față de 8.000 pentru Lightyear One.

„În acest sens, sunt de acord cu comentariul lui Elon”, spune Van der Ham. „Punerea unui panou solar chiar acum pe Model 3 nu adaugă atât de mult.”

Dacă nu poți aștepta câțiva ani pentru o mașină solară nouă, vezi un proiect al jucătorilor de pe YouTube Bryce & Courtney, care și-au părăsit slujbele și au transformat o mașină din 1988. Dodge Ram Van într-o rulotă cu panouri solare pe acoperiș pe care au făcut-o în turneu prin SUA. Nu aveți 165.000 USD de cheltuit pentru o nouă călătorie solară? Fixați doar câteva panouri în partea de sus a mașinii dvs. actuale pentru aproximativ 1.000 USD.

Recomandările editorilor

• Mașina Sony Honda Afeela este CES de vârf și sunt complet aici pentru asta
• CES găzduiește astăzi o cursă de mașini autonome de mare viteză. Urmăriți-l aici
• Volvo dezvăluie modelul electric 2022 C40 Recharge cu tehnologie în mașină alimentată de Android
• Apple în discuții cu Hyundai asupra unei posibile mașini, confirmă producătorul auto
• Aplicați frânele la așteptările Apple Car, spune analistul