Znotraj dirke svetlobne hitrosti za izdelavo avtomobila na sončno energijo

Bridgestone World Solar Challenge ni tipična avtomobilska dirka, na kateri se topijo gume in sežiga plin. Namesto vrtenja z vrtenjem plina okoli ovalne strehe je to ekološko naravnan preizkus vzdržljivosti skozi avstralsko divjino.

V štirih dneh se eksperimentalni franken-stroji premikajo 2000 milj od Darwina do Adelaide, predvsem s pomočjo sončne energije. Večina vozil ni videti kot koničasti dirkalniki formule ena. Nekatera vozila, zasnovana za vožnjo po sončnih žarkih, so podobna plovilom na zračni blazini, pripravljenim na Mars, druga pa so videti kot solarne Pop Tarte s štirimi kolesi.

Pred nekaj leti so bile avtomobilske zanimivosti, ki so zmagale na tekmovanju World Solar Challenge, le občasna zgodba, ki se je pojavila na vašem Twitterju. Z lansiranjem ulično legalnih vozil na sončni pogon, kot sta Lightyear One in

Sonos Motors Sion, kot tudi uveljavljeni akterji, kot sta Toyota in Kia, ki testirata integracije panelov, se je začela nova tekma za največje solarno avtomobilsko podjetje na svetu.

Tudi limuzine s pogonom na Sunray imajo veliko skeptikov in nasprotnikov. Profesor Carnegie Mellon Jeremy Michalek, direktor univerzitetne skupine za elektrifikacijo vozil, pravi, da so sončne celice drago način pridobivanja milj. Električni bojevnik Elon Musk puh-poohs koncept: "Najmanj učinkovito mesto za namestitev sončne energije je avto."

Ponovno razmišljanje o arhitekturi avtomobila

Arjo van der Ham je bil nižji študent elektrotehnike na Tehnološki univerzi Eindhoven na Nizozemskem, ko ga je znanec iz šolski klub za hitrostno drsanje, Lex Hoefsloot, je prosil za srečanje, da bi se pridružil ekipi, ki jo je sestavljal za vstop v avto v World Solar Izziv. Van der Ham je bil osredotočen na magisterij in previden glede projekta. Toda na prvem sestanku so kolegi inženirji začeli risati diagrame za predlagano vozilo in ko je mladinec tisto noč prišel domov, je bil zasvojen.

Od konca leta 2012 do začetka leta 2013 je 20 študentov nizozemske univerze zasnovalo in izdelalo vozilo, ki je bilo tako ravno, da je izgledalo skoraj kot sladoledni sendvič iz vesoljske dobe. Na oktobrski dirki se je ekipa iz Eindhovna uvrstila na tretje mesto, za Walesom in Nemčijo. Toda v kategoriji križarskih vozil so sodniki upoštevali dizajn in praktičnost ter kasneje razglasili Eindhoven za skupnega zmagovalca.

Hoefsloot je opazil še večjo nagrado in ustanovil podjetje Lightyear solar z van der Hamom kot glavnim tehnološkim direktorjem. Sedem let kasneje je ekipa to, kar se je naučila, oblikovala v prototip, ki je manj podoben sladolednemu sendviču in bolj kot eleganten sprednji del hitrega vlaka. Ko bo konec leta 2021 prišel na trg, bo verjetno stal približno 165.000 dolarjev (lahko rezervirajte eno zdaj tako, da odštejete 4000 $, ki jih je mogoče vrniti). Cenovno ugodnejša različica v slogu "Tesla Model 3" bo prispela nekaj let kasneje. Da bi stvari začele teči, je Lightyear zbral 30 milijonov dolarjev, ima 120 prednaročil in pokazal svoj demo avtomobil od CES v Las Vegasu do Svetovnega gospodarskega foruma v Davosu v Švici.

Torej, kaj ekipa za avtomobilsko ekipo Lightyear One ve o motorjih na sončni pogon, česar Musk ne? »Če bi Elon danes ponovno premislil o tej odločitvi in ​​imel priložnost zgraditi arhitekturo svojega avtomobila iz nič danes bi namesto leta 2004 [ko so bili oblikovani Teslini zgodnji modeli] prišel do drugačnega zaključka,« pravi van der Šunka. "Solarni avtomobil deluje za Lightyear, ker delamo arhitekturo od začetka."

Večina Lightyearovih najpomembnejših inovacij se zgodi, preden pritrdi sončne celice in namesti baterije. Lightyear One sprejme pet ljudi, vendar ima majhno težo praznega vozila 2500 funtov. Prius tehta 3375 funtov. Tesla Model 3 je na voljo med 3.500 in 4.100.

"Res, res, res morate najprej pogledati osnove," pojasnjuje van der Ham o prednosti teže, ki jo ima Lightyear One pred drugimi avtomobili. »Tukaj boste naredili največjo razliko – v arhitekturi. Ne v podrobnostih tehnologije."

Izpostavljanje novih testov in starih trikov

Druga velika in majhna podjetja se že nekaj časa ubadajo s sončno energijo. Od leta 2010 do 2015 je Toyota v Ameriki ponujala solarno streho kot del izbirnega luksuznega paketa za Prius, ki je vključeval tudi usnjene sedeže in daljinsko vodeno klimatsko napravo. Približno 95.000 kupcev v ZDA je v teh letih kupilo izbirni paket. Od decembra 2019 je podjetje na Japonskem in v Evropi prodalo tudi 4500 novih Prius PHV, ki imajo na strehi sončne celice, ki lahko ustvari 160 vatov - dovolj za pomoč pri pomožni moči, vendar ne premakne avtomobila za večje kilometre (ta možnost trenutno ni na voljo v ZDA).

Toyota je pred kratkim izdelala a Prius prototip z visoko učinkovitimi sončnimi baterijskimi celicami, ki jih je izdelal Sharp, ki lahko ustvarijo 860 vatov, kar je potencialno dovolj za napajanje avtomobila več kot 25 milj na dan. Nova različica tudi širi pokritost celic s strehe na pokrov motorja, zadnja vrata in spojler prtljažnika. Medtem ko je Toyota povzročila veliko hrupa o testih, se je obdobje pregleda podaljšalo do februarja 2020 brez trdnih načrtov, da bi se na trgu pojavil okolju prijaznejši model. Če japonsko podjetje napreduje z električnim vozilom ali hibridom, ki ima dovolj sončnih kolektorjev za napajanje avtomobila, mu njegov hibridni tržni delež že daje veliko prednost pred katerim koli zagonskim podjetjem. Toyota ima med vsemi avtomobilskimi podjetji verjetno največ izkušenj pri trženju solarnih vozil, tudi tistih z omejeno zmogljivostjo.

Kia/Hyundai prodaja opcijske solarne strehe (za približno 1000 USD) na svojih hibridnih modelih Sonata in Optima v Koreji. Podjetje namerava ponuditi nadgradnjo na čezmorskih trgih, vendar predstavniki ne bodo razkrili podrobnosti. V optimalnih pogojih strehe omogočajo vozilom približno 800 milj več na leto.

Van der Ham opozarja na solarno streho Sonate kot simbolično prizadevanje v primerjavi z integracijo na Lightyear Eden, za katerega obljublja, da bo iz svojih sončnih celic pretekel 8300 milj na leto, tudi v meglenem mestu, kot je San Francisco. Dobršen del Lightyearove prednosti sega v težo karoserije, ki je izdelana iz kompozita ogljikovih vlaken. in aluminija v primerjavi z bolj tradicionalnim avtomobilom, kot je Sonata, ki je jeklo (jeklo visoke trdnosti, razmeroma lahko, vendar še vedno).

Sono Motors

Nemški Sono Motors uporablja lahek aluminijast okvir, da zmanjša težo svojega Siona na sončno energijo. Če je Lightyear športna vožnja za ekološko usmerjene alfe, je Sion cenovno ugodna alternativa za razumne beta, ki obožujejo sonce. Škatlasta črna kombilimuzina ima nagnjen sprednji del in kombilimuzino, ki spominja na Hondo Fit, in je na voljo samo v eni barvi, črni. Za to izbiro, tako kot za mnoge druge funkcije avtomobila, se je odločila skupnost, ki financira projekt.

Več kot 10.000 ljudi je prednaročilo Sion tako, da so za nakupno ceno 28.000 $ odšteli 550 $ z možnostjo vračila denarja. Dostava je predvidena za začetek leta 2022. To je veliko vere v ustanovitelje, ki so začeli s projektom, ko so bili študenti in sploh še niso zgradili formalnega prototipa. Vozilo, ki so ga vozili naokoli, le malo prikrije, kje so sončne celice, in ima celo volanski drog BMW (ki ga bodo pozneje zamenjali z lastniškim). Druge odločitve, na primer, ali bo serijski avtomobil s pogonom na sprednji ali zadnji kolesni par, še niso dokončno sprejete. Ta odprt pristop k razvoju je nedavno pomagal Sonu množično financiranih 55 milijonov dolarjev za pomoč pri izdelavi prototipov in spraviti avto na trg.

Sono obljublja, da bo sončna energija poganjala Sion 10 milj na dan, kar se morda ne zdi veliko, toda približno toliko prevozi tipičen nemški voznik v enem dnevu, pravi predstavnik podjetja. Baterijo bo mogoče polniti do razdalje od 200 do 250 milj. Druge praktične funkcije vključujejo možnost spuščanja sprednjih in zadnjih sedežev, da ustvarite 8 čevljev prostora za shranjevanje v kabini, ter del na vratih za polnjenje sprednjega odbijača, kamor lahko uporabniki priključijo gospodinjske aparate (če morate med kampiranjem zmešati smoothie).

Izdelava solarnega avtomobila ni lahka - ali poceni

Če se zdi, da svetu solarnih avtomobilov manjka ameriška iznajdljivost, to ni povsem res. Ford je predstavil konceptno vozilo C-MAX Solar Energi na sejmu CES leta 2014, vendar od takrat ni bilo veliko novic. Univerza v Michiganu ima eno najboljših ekip za dirkanje solarnih avtomobilov na svetu, ki je zmagala na več nacionalnih tekmovanjih in se uvrstila na tretje mesto na Bridgestone World Solar Challenge 2019.

Profesor Neil Dasgupta, fakultetni svetovalec dirkalne ekipe Michigan, vodi raziskovalni laboratorij, ki se osredotoča na sončno energijo in baterije, in pravi, da se bodo proizvajalci solarnih avtomobilov verjetno borili z več kompromisi.

Za začetek izdelava solarnega avtomobila ni poceni. Seveda so tu fotovoltaične celice in baterije. Potem je tu še karoserija iz ogljikovih vlaken, ki jo uporabljata Lightyear in Univerza v Michiganu, da zmanjšata težo svojih avtomobilov. Vsak funt kompozita iz ogljikovih vlaken stane kar veliko, pojasnjuje Dasgupta. Dobra novica je, da je razmeroma lahek material lahko osupljivo varen.

"Vozniki dirkalnih avtomobilov se rešijo nesreč s hitrostjo 100 milj na uro," ugotavlja profesor. »Ti avtomobili so delno narejeni iz kompozita ogljikovih vlaken. Dejansko so lahko varnejši od jeklenih avtomobilov.« Številni proizvajalci avtomobilov vidijo potencial v izdelovanje teles iz materiala, vendar je treba opraviti več raziskav in razvoja, da bi znižali stroške. Startup, ki izdeluje solarne avtomobile s sončnimi celicami, izjemno učinkovitimi baterijami in karoserijami iz ogljikovih vlaken, mora biti še vedno dobičkonosen.

»Uspeh ali neuspeh zagonskega podjetja bo narekovalo uspeh ali neuspeh zagonskega podjetja ali ne,« meni Dasgupta. Glede na trenutno tehnologijo prav tako ne pričakuje veliko tovornjakov ali SUV-jev na sončni pogon kmalu, saj dodaten prostor za plošče običajno ne zadošča za dolgotrajno napajanje težjega vozila razdalje. Solarna streha v ponudbi na novem SUV Fisker, na primer, avtomobilu doda samo 1000 milj na leto.

Sion poskuša znižati stroške z uporabo nekaterih avtomobilskih delov, ki so že na trgu. Podjetje poskuša tudi omejiti prekomerno porabo energije med proizvodnjo s ponovnim razmišljanjem o tekočem traku avtomobilov. Karoserijske plošče bodo na primer prepojene z barvo in ne barvane, da bi prihranili energijo in proizvodne stroške.

Naučena lekcija

Van der Ham pravi, da je ena od lekcij, ki se jih je naučil, ko je opazoval Teslino rast, pomembnost tega, da ne poskuša narediti preveč v podjetju.

"Smo partnersko podjetje," pojasnjuje. "Celotna ideja Lightyeara je čim bolj uporabiti obstoječe stvari in infrastrukturo." Sončne celice avtomobila izdeluje Kalifornija Sončna energija, na primer.

»Izvajamo nekaj trikov, da naredimo plošče res učinkovite,« pravi, vključno z zasnovo, ki zagotavlja, da plošče, ki so v senci ali prekrite s ptičjimi iztrebki, ne upočasnijo celotne hitrosti polnjenja.

Zaradi optimizacije plošč, baterije in ohišja je Lightyear One dvakrat učinkovitejši od Tesla Model S. Pravzaprav je ekipa analizirala vpliv postavitve svojih sončnih kolektorjev na model 3 Elona Muska in računala, da bi dodala le 3000 milj na leto v primerjavi z 8000 za Lightyear One.

"V tem smislu se strinjam z Elonovo pripombo," pravi Van der Ham. "Postavitev sončne plošče prav zdaj na model 3 ne doda toliko."

Če ne morete čakati nekaj let na nov solarni avtomobil, si oglejte projekt YouTuberjev Bryce & Courtney, ki sta pustila službo in predelala 1988 Kombi Dodge Ram v avtodom s sončnimi kolektorji na strehi, ki so ga prepotovali po ZDA. Nimate 165.000 $, ki bi jih porabili za novo sončno vožnjo? Samo privijte nekaj plošč na vrh svojega trenutnega avtomobila za približno 1000 $.

Priporočila urednikov

• Avtomobil Sony Honda Afeela je na vrhuncu CES-a in popolnoma sem tukaj zanj
• CES danes gosti dirko hitrih avtonomnih avtomobilov. Oglejte si ga tukaj
• Volvo razkriva električni 2022 C40 Recharge s tehnologijo v avtomobilu, ki jo poganja Android
• Apple v pogovorih s Hyundaijem o možnem avtomobilu, potrjuje proizvajalec avtomobilov
• Zavirajte pričakovanja Apple Car, pravi analitik