В гонке на скорости света по созданию пригородного автомобиля на солнечной энергии

Bridgestone World Solar Challenge — это не типичная автомобильная гонка, в которой плавятся шины и сжигается бензин. Вместо крутого поворота вокруг овала с асфальтовым покрытием это экологически ориентированное испытание на выносливость в австралийской глубинке.

В течение четырех дней экспериментальные машины Франкена проехали 2000 миль от Дарвина до Аделаиды, в основном используя солнечную энергию. Большинство автомобилей не похожи на заостренных гонщиков Формулы-1. Некоторые из транспортных средств, предназначенные для передвижения по солнечным лучам, напоминают суда на воздушной подушке, готовые к полету на Марс, а другие выглядят как солнечные пироги с четырьмя прикрепленными колесами.

Несколько лет назад автомобильные диковинки, выигравшие World Solar Challenge, были случайной историей, которая мелькала в вашей ленте в Твиттере. С запуском разрешенных для уличного использования автомобилей на солнечных батареях, таких как Lightyear One и

Сонос Motors Sion, а также такие признанные игроки, как Toyota и Kia, занимающиеся интеграцией тестовых панелей, начали новую гонку за звание крупнейшей в мире компании по производству автомобилей на солнечной энергии.

Седаны с двигателями Sunray также имеют множество скептиков и недоброжелателей. Профессор Карнеги-Меллон Джереми Михалек, директор университетской группы электрификации транспортных средств, говорит, что солнечные панели — это дорогой способ получить мили. Электрический воин Илон Маск ругается концепция: «Наименее эффективное место для установки солнечной энергии — это автомобиль».

Переосмысление архитектуры автомобиля

Арьо ван дер Хам был студентом младшего курса электротехники в Эйндховенском технологическом университете в Нидерландах, когда его знакомый из Школьный конькобежный клуб Лекс Хофслот попросил о встрече, чтобы присоединиться к команде, которую он собирал, чтобы участвовать в гонке World Solar. Испытание. Ван дер Хам был сосредоточен на получении степени магистра и настороженно относился к этому проекту. Но на первой же встрече коллеги-инженеры начали рисовать схемы предлагаемого автомобиля, и к тому времени, когда младший тем вечером вернулся домой, его это зацепило.

С конца 2012 по начало 2013 года 20 студентов голландского университета спроектировали и изготовили автомобиль, настолько плоский, что он почти напоминал сэндвич с мороженым космической эры. На октябрьской гонке команда Эйндховена заняла третье место после Уэльса и Германии. Но в категории крейсера судьи приняли во внимание дизайн и практичность и позже признали Эйндховен абсолютным победителем.

Хофслоот увидел еще более крупный приз и основал солнечную компанию Lightyear, а ван дер Хам стал техническим директором. Семь лет спустя команда воплотила полученные знания в прототип, который больше похож не на сэндвич с мороженым, а на гладкую переднюю часть скоростного поезда. Вероятно, он будет стоить около 165 000 долларов, как только появится на рынке в конце 2021 года (вы можете зарезервируйте один сейчас выложив возмещаемую сумму в 4000 долларов). Более доступная версия в стиле Tesla Model 3 появится через пару лет. Чтобы сдвинуть дело с мертвой точки, Lightyear собрала 30 миллионов долларов, получила 120 предварительных заказов и продемонстрировала свой демонстрационный автомобиль на выставке CES в Лас-Вегасе на Всемирном экономическом форуме в Давосе, Швейцария.

Итак, что же команда, стоящая за созданием автомобилей Lightyear One, знает о двигателях на солнечной энергии, чего не знает Маск? «Если бы Илон сегодня вернулся к этому решению и имел бы возможность построить архитектуру своей машины с нуля, сегодня, а не в 2004 году [когда были разработаны ранние модели Теслы], он пришел бы к другому выводу», — говорит ван дер Ветчина. «Автомобиль на солнечных батареях работает для Lightyear, потому что мы создаем архитектуру с нуля».

Большая часть наиболее важных инноваций Lightyear происходит до того, как он прикрепит солнечные панели и установит батареи. Lightyear One вмещает пять человек, но имеет стройную снаряженную массу в 2500 фунтов. Prius весит 3375 фунтов. Tesla Model 3 стоит от 3500 до 4100.

«Вам действительно, действительно, действительно нужно сначала взглянуть на основы», — объясняет ван дер Хэм о весовом преимуществе Lightyear One перед другими автомобилями. «Именно здесь вы сможете добиться самых больших изменений — в архитектуре. Не в деталях технологии».

Выделение новых тестов и старых уловок

Другие компании, большие и малые, уже некоторое время занимаются солнечной энергией. С 2010 по 2015 год Toyota предлагала солнечную крышу в Америке как часть дополнительного роскошного пакета для Prius, который также включал кожаные сиденья и кондиционер с дистанционным управлением. За эти годы около 95 000 клиентов в США приобрели дополнительный пакет. С декабря 2019 года компания также продала 4500 новых Prius PHV в Японии и Европе, у которых на крыше установлены солнечные панели, способные генерирует 160 Вт — достаточно, чтобы помочь с вспомогательной мощностью, но не переместить автомобиль на значительные мили (эта опция в настоящее время недоступна в НАС.).

Тойота недавно построила Прототип Приуса с высокоэффективными солнечными батареями производства Sharp, которые могут генерировать 860 Вт, что потенциально достаточно для питания автомобиля на расстояние более 25 миль в день. В новой версии также расширено покрытие сотовой связи: от крыши до капота, задней двери и спойлера багажника. В то время как Toyota подняла много шума по поводу испытаний, период обзора продлился до февраля 2020 года, и никаких твердых планов по появлению на рынке более экологичной модели не было. Если японская компания выпустит электромобиль или гибрид, у которого будет достаточно солнечных батарей для питания автомобиля, ее доля на рынке гибридов уже даст ей огромное преимущество перед любым стартапом. Toyota, возможно, имеет самый большой опыт среди всех автомобильных компаний в плане маркетинга автомобилей на солнечных батареях, даже с ограниченной мощностью.

Kia/Hyundai продает дополнительные солнечные крыши (около 1000 долларов США) на своих гибридных моделях Sonata и Optima. в Корее. У компании есть планы предложить обновление на зарубежных рынках, но представители не разглашают подробности. В оптимальных условиях крыши позволяют автомобилям проезжать примерно на 800 миль больше в год.

Ван дер Хэм указывает на солнечную крышу Sonata как на символическое усилие по сравнению с интеграцией на Lightyear. Один, который, как он обещает, будет проезжать 8300 миль в год на своих солнечных батареях, даже в таком туманном городе, как Сан. Франциско. Значительная часть преимуществ Lightyear связана с весом корпуса, изготовленного из углеродного волокна. и алюминий по сравнению с более традиционным автомобилем, таким как Sonata, который сделан из стали (высокопрочная, относительно легкая сталь, но все еще).

Соно Моторс

Немецкая компания Sono Motors использует легкую алюминиевую раму, чтобы снизить вес своего Sion, работающего на солнечной энергии. Если Lightyear — это спортивный автомобиль для эко-альф, то Sion — доступная альтернатива для разумных, любящих солнце бета-версий. Квадратный черный хэтчбек имеет покатую переднюю часть и напоминает Honda Fit и доступен только в одном цвете — черном. Этот выбор, как и многие другие функции автомобиля, был сделан сообществом, финансирующим проект.

Более 10 000 человек оформили предзаказ на Sion, выложив возвращаемую сумму в 550 долларов США при покупной цене в 28 000 долларов США. Поставка запланирована на начало 2022 года. Это большая вера в основателей, которые начали проект, когда были студентами, и еще даже не создали формальный прототип. Автомобиль, по которому они ездили, почти не скрывает расположение солнечных батарей и даже имеет рулевую колонку BMW (позже ее заменят на фирменную). Другие решения, например, будет ли серийный автомобиль переднеприводным или заднеприводным, еще не приняты. Такой открытый подход к разработке недавно помог Sono собрало 55 миллионов долларов чтобы помочь создать прототипы и вывести автомобиль на рынок.

Соно обещает, что солнечная энергия будет продвигать «Сион» на 10 миль в день, что может показаться не таким уж большим, но это примерно то, что проезжает типичный немецкий пассажир за день, говорит представитель компании. Аккумулятор можно будет заряжать на расстоянии до 200–250 миль. Другие практические функции включают в себя возможность опустить передние и задние сиденья, чтобы создать 8 футов места для хранения вещей в салоне, а также секцию. на разъеме для зарядки на переднем бампере, куда пользователи могут подключать бытовую технику (на случай, если вам понадобится приготовить коктейль во время похода).

Построить автомобиль на солнечной энергии непросто и недешево

Если кажется, что миру солнечных автомобилей не хватает американской изобретательности, то это не совсем так. Ford представил концепт C-MAX Solar Energi на выставке CES в 2014 году, но с тех пор новостей было мало. В Мичиганском университете есть одна из лучших в мире команд по гонкам на солнечных автомобилях, которая выиграла несколько национальных соревнований и заняла третье место на Bridgestone World Solar Challenge 2019 года.

Профессор Нил Дасгупта, консультант факультета гоночной команды Мичигана, руководит исследовательской лабораторией, специализирующейся на солнечной энергии и батареях, и говорит, что компаниям, производящим солнечные автомобили, вероятно, придется столкнуться с несколькими компромиссами.

Начнем с того, что создание автомобиля на солнечной энергии обходится недешево. Конечно, есть фотоэлектрические элементы и батареи. Еще есть композитный кузов из углеродного волокна, который Лайтер и Мичиганский университет используют, чтобы снизить вес своих автомобилей. Каждый фунт композита из углеродного волокна стоит довольно дорого, объясняет Дасгупта. Хорошей новостью является то, что относительно легкий материал может быть впечатляюще безопасным.

«Водители автогонок выходят из аварий на скорости 100 миль в час», — отмечает профессор. «Эти автомобили частично сделаны из композитного углеродного волокна. На самом деле они могут оказаться безопаснее, чем автомобили, изготовленные из стали». Многие автопроизводители видят потенциал в изготовление корпусов из материала, но необходимо провести дополнительные исследования и разработки, чтобы снизить стоимость. Стартап, производящий солнечные автомобили с солнечными элементами, чрезвычайно эффективными батареями и композитными кузовами из углеродного волокна, по-прежнему должен быть прибыльным.

«От того, смогут ли они снизить производственные затраты до разумного уровня, будет зависеть успех или неудача начинающей компании», — считает Дасгупта. Учитывая современные технологии, он также не ожидает, что в будущем появится много пикапов или внедорожников на солнечных батареях. скоро, поскольку дополнительного места для панелей обычно не хватает для длительного питания более тяжелого автомобиля. расстояния. Солнечная крыша, предлагаемая на новом Фискер внедорожник, например, добавляет автомобилю только 1000 миль в год.

Sion пытается снизить затраты, используя некоторые автомобильные детали, уже имеющиеся на рынке. Компания также пытается ограничить избыточное потребление энергии во время производства, переосмыслив конвейер сборки автомобилей. Например, панели кузова будут окрашены в цвет, а не окрашены, чтобы сэкономить энергию и производственные затраты.

Уроки выучены

Ван дер Хам говорит, что один из уроков, которые он извлек, наблюдая за ростом Tesla, заключается в том, что важно не пытаться делать слишком много самостоятельно.

«Мы партнерская компания», — объясняет он. «Вся идея Lightyear состоит в том, чтобы максимально использовать существующие материалы и инфраструктуру». Солнечные панели автомобиля производятся калифорнийской компанией. Санпауэр, например.

«Мы делаем несколько уловок, чтобы сделать панели действительно эффективными», — говорит он, включая конструкцию, которая гарантирует, что панели, находящиеся в тени или закрытые птичьим пометом, не замедляют общую скорость зарядки.

Оптимизация панелей, аккумулятора и корпуса делает Lightyear One в два раза эффективнее Tesla Model S. Фактически, команда проанализировала влияние установки солнечных панелей на Model 3 Илона Маска и подсчитала, что это добавит только 3000 миль в год против 8000 для Lightyear One.

«В этом смысле я согласен с комментарием Илона», — говорит Ван дер Хам. «Установка солнечной панели прямо сейчас на Модель 3 не так уж и много добавит».

Если вы не можете дождаться нового автомобиля на солнечных батареях пару лет, посмотрите проект ютуберов Брайс и Кортни, которые уволились с работы и переоборудовали автомобиль 1988 года выпуска. Додж Рам Ван в кемпер с солнечными батареями на крыше, в котором они путешествовали по США. У вас нет 165 000 долларов, которые можно потратить на новую поездку на солнечной энергии? Просто прикрепите пару панелей к крыше вашего нынешнего автомобиля примерно за 1000 долларов.

Рекомендации редакции

• Автомобиль Sony Honda Afeela — это вершина выставки CES, и я полностью за него.
• CES сегодня проводит гонку высокоскоростных автономных автомобилей. Посмотрите это здесь
• Volvo представляет электрический C40 Recharge 2022 года с автомобильной технологией на базе Android
• Apple ведет переговоры с Hyundai по поводу возможного автомобиля, подтверждает автопроизводитель
• Притормозите в соответствии с ожиданиями Apple Car, говорит аналитик