ภายในการแข่งขันความเร็วแสงเพื่อสร้างรถยนต์พลังงานแสงอาทิตย์

Bridgestone World Solar Challenge ไม่ใช่การแข่งขันรถยนต์ที่ใช้แก๊สหลอมละลายตามแบบฉบับของคุณ แทนที่จะหมุนคันเร่งไปรอบๆ วงรีแบล็คท็อป มันคือการทดสอบความทนทานโดยคำนึงถึงสิ่งแวดล้อมผ่านชนบทห่างไกลของออสเตรเลีย

ตลอดระยะเวลาสี่วัน เครื่องจักรแฟรงเกนทดลองขับเคลื่อนระยะทาง 2,000 ไมล์จากดาร์วินถึงแอดิเลด โดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์เป็นหลัก ยานพาหนะส่วนใหญ่ดูไม่เหมือนนักแข่ง Formula One ที่แหลมคม ยานพาหนะบางคันได้รับการออกแบบมาให้วิ่งบนแสงอาทิตย์ ยานพาหนะบางคันมีลักษณะคล้ายกับยานโฮเวอร์คราฟต์ที่พร้อมสำหรับดาวอังคาร และบางคันก็ดูเหมือน Pop Tarts ที่ใช้แสงอาทิตย์ซึ่งมีล้อสี่ล้อติดไว้

ไม่กี่ปีที่ผ่านมา ความอยากรู้อยากเห็นด้านยานยนต์ที่ชนะการแข่งขัน World Solar Challenge นั้นเป็นเรื่องราวแปลก ๆ ที่เกิดขึ้นเป็นครั้งคราวผ่านฟีด Twitter ของคุณ ด้วยการเปิดตัวยานยนต์พลังงานแสงอาทิตย์ที่ถูกกฎหมายบนท้องถนนอย่าง Lightyear One และ

โซโนส Sion ของ Motors รวมถึงผู้เล่นที่เป็นที่ยอมรับ เช่น การรวมแผงทดสอบของ Toyota และ Kia การแข่งขันครั้งใหม่เพื่อเป็นบริษัทรถยนต์พลังงานแสงอาทิตย์ที่ใหญ่ที่สุดในโลกได้เริ่มต้นขึ้นแล้ว

รถซีดานที่ขับเคลื่อนด้วยซันเรย์ยังมีคนขี้ระแวงและผู้ว่ากล่าวมากมาย เจเรมี มิชาเล็ค ศาสตราจารย์ของคาร์เนกี เมลลอน ผู้อำนวยการกลุ่มยานพาหนะไฟฟ้าของมหาวิทยาลัยกล่าวว่าแผงโซลาร์เซลล์เป็น แพง วิธีรับไมล์ นักรบไฟฟ้า อีลอน มัสก์ พูห์-พูห์ แนวคิด: “จุดติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพน้อยที่สุดคือบนรถ”

ทบทวนสถาปัตยกรรมของรถยนต์ใหม่

Arjo van der Ham เป็นนักศึกษาวิศวกรรมไฟฟ้ารุ่นเยาว์ที่ Eindhoven University of Technology ในประเทศเนเธอร์แลนด์ เมื่อมีคนรู้จักจาก เล็กซ์ โฮฟสลูต สโมสรสเก็ตความเร็วของโรงเรียนขอพบเพื่อเข้าร่วมทีมที่เขากำลังรวบรวมเพื่อขึ้นรถใน World Solar ท้าทาย. Van der Ham มุ่งเน้นไปที่การศึกษาระดับปริญญาโทและระมัดระวังโครงการนี้ แต่ในการประชุมครั้งแรก เพื่อนวิศวกรเริ่มวาดไดอะแกรมสำหรับยานพาหนะที่นำเสนอ และเมื่อรุ่นน้องกลับถึงบ้านในคืนนั้น เขาก็ติดใจ

ตั้งแต่ปลายปี 2555 ถึงต้นปี 2556 นักศึกษา 20 คนจากมหาวิทยาลัยในเนเธอร์แลนด์ได้ออกแบบและประดิษฐ์ยานพาหนะที่มีลักษณะแบนจนแทบจะดูเหมือนแซนด์วิชไอศกรีมในยุคอวกาศ ในการแข่งขันเดือนตุลาคม ทีม Eindhoven ขึ้นอันดับสาม ตามหลังเวลส์และเยอรมนี แต่ในประเภทประเภทเรือลาดตระเวน ผู้ตัดสินคำนึงถึงการออกแบบและการใช้งานจริง และต่อมาได้ประกาศให้ Eindhoven เป็นผู้ชนะโดยรวม

Hoefsloot สอดแนมรางวัลที่ใหญ่กว่านั้นและก่อตั้งบริษัทพลังงานแสงอาทิตย์ Lightyear โดยมี van der Ham ดำรงตำแหน่งประธานเจ้าหน้าที่ฝ่ายเทคโนโลยี เจ็ดปีต่อมา ทีมงานได้หล่อหลอมสิ่งที่ได้เรียนรู้จนกลายเป็นต้นแบบที่ดูไม่เหมือนแซนด์วิชไอศกรีม และดูเหมือนด้านหน้ารถไฟหัวกระสุนที่ทันสมัยกว่า อาจมีราคาประมาณ 165,000 ดอลลาร์เมื่อออกสู่ตลาดในช่วงปลายปี 2564 (คุณสามารถ จองอันหนึ่งตอนนี้ ด้วยการทุ่มเงินจำนวน 4,000 ดอลลาร์ที่สามารถขอคืนได้) รุ่นสไตล์ "Tesla Model 3" ที่ราคาไม่แพงมากจะมาถึงในอีกไม่กี่ปีต่อมา เพื่อให้ทุกอย่างดำเนินไปได้ Lightyear ได้ระดมทุน 30 ล้านดอลลาร์ มียอดสั่งซื้อล่วงหน้า 120 รายการ และได้แสดงรถสาธิตจากงาน CES ในลาสเวกัสไปยัง World Economic Forum ในเมืองดาวอส ประเทศสวิตเซอร์แลนด์

แล้วทีมงานที่อยู่เบื้องหลังทีมรถยนต์ Lightyear One รู้อะไรเกี่ยวกับมอเตอร์พลังงานแสงอาทิตย์ที่ Musk ไม่รู้บ้าง “ถ้า Elon กลับมาทบทวนการตัดสินใจนั้นอีกครั้งในวันนี้และมีโอกาสสร้างสถาปัตยกรรมของรถของเขาตั้งแต่เริ่มต้น วันนี้แทนที่จะเป็นปี 2004 (เมื่อ Tesla รุ่นแรก ๆ ได้รับการออกแบบ) เขาจะได้ข้อสรุปที่แตกต่างออกไป” van der กล่าว เเฮม. “รถยนต์พลังงานแสงอาทิตย์ใช้งานได้กับ Lightyear เพราะเราสร้างสถาปัตยกรรมตั้งแต่ต้นจนจบ”

นวัตกรรมที่สำคัญที่สุดของ Lightyear ส่วนใหญ่เกิดขึ้นก่อนที่จะติดแผงโซลาร์เซลล์และติดตั้งแบตเตอรี่ Lightyear One สามารถนั่งได้ 5 คน แต่มีน้ำหนักเพียง 2,500 ปอนด์ Prius ชั่งน้ำหนักได้ 3,375 ปอนด์ Tesla Model 3 มีราคาอยู่ระหว่าง 3,500 ถึง 4,100

“จริงๆ คุณต้องดูปัจจัยพื้นฐานก่อน” ฟาน เดอร์ แฮม อธิบายเกี่ยวกับความได้เปรียบด้านน้ำหนักที่ Lightyear One มีเหนือรถคันอื่นๆ “นั่นคือจุดที่คุณจะสร้างความแตกต่างที่ยิ่งใหญ่ที่สุด — ในด้านสถาปัตยกรรม ไม่อยู่ในรายละเอียดของเทคโนโลยี”

เน้นการทดสอบใหม่และลูกเล่นเก่า

บริษัทอื่นๆ ทั้งใหญ่และเล็กต่างยุ่งเกี่ยวกับพลังงานแสงอาทิตย์มาระยะหนึ่งแล้ว ตั้งแต่ปี 2010 ถึง 2015 โตโยต้าได้นำเสนอหลังคาพลังงานแสงอาทิตย์ในอเมริกาโดยเป็นส่วนหนึ่งของแพ็คเกจเสริมหรูหราสำหรับ Prius ซึ่งรวมถึงเบาะหนังและเครื่องปรับอากาศที่ควบคุมด้วยรีโมต ลูกค้าในสหรัฐฯ ประมาณ 95,000 รายซื้อแพ็คเกจเสริมในช่วงหลายปีที่ผ่านมา ตั้งแต่เดือนธันวาคม 2019 บริษัทจำหน่าย Prius PHV รุ่นใหม่ได้ 4,500 คันในญี่ปุ่นและยุโรป ซึ่งมีแผงโซลาร์เซลล์บนหลังคาที่สามารถ กำลังผลิต 160 วัตต์ - เพียงพอที่จะช่วยเรื่องกำลังเสริมแต่ไม่สามารถเคลื่อนรถไปได้ไกลหลายไมล์ (ปัจจุบันไม่มีตัวเลือกดังกล่าวใน เรา.).

โตโยต้าเพิ่งสร้าง... พรีอุสต้นแบบ ด้วยเซลล์แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ที่ผลิตโดย Sharp ที่มีประสิทธิภาพสูงซึ่งสามารถสร้างพลังงานได้ 860 วัตต์ ซึ่งอาจเพียงพอที่จะจ่ายไฟให้กับรถยนต์ได้ระยะทาง 25 ไมล์ต่อวัน เวอร์ชันใหม่ยังขยายการครอบคลุมเซลล์ตั้งแต่หลังคาไปจนถึงฝากระโปรง ประตูท้าย และสปอยเลอร์ท้ายรถ แม้ว่าโตโยต้าจะแสดงความคิดเห็นมากมายเกี่ยวกับการทดสอบ แต่ระยะเวลาการตรวจสอบก็ขยายไปจนถึงเดือนกุมภาพันธ์ 2020 โดยไม่มีแผนที่แน่ชัดสำหรับรุ่นที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้นนี้ออกสู่ตลาด หากบริษัทญี่ปุ่นก้าวไปข้างหน้าด้วยรถยนต์ไฟฟ้าหรือไฮบริดที่มีแผงโซลาร์เซลล์เพียงพอที่จะขับเคลื่อนรถยนต์ ส่วนแบ่งตลาดไฮบริดของบริษัทก็ได้ให้ข้อได้เปรียบเหนือสตาร์ทอัพใดๆ มากมายแล้ว โตโยต้ามีประสบการณ์มากที่สุดในบรรดาบริษัทรถยนต์ใดๆ ในแง่ของการตลาดรถยนต์พลังงานแสงอาทิตย์ แม้แต่รถยนต์ที่มีความจุจำกัดก็ตาม

Kia/Hyundai ขายหลังคาโซลาร์รูฟเสริม (ราคาประมาณ 1,000 ดอลลาร์) ในรุ่นไฮบริด Sonata และ Optima ในประเทศเกาหลี. บริษัทมีแผนที่จะเสนอการอัพเกรดในตลาดต่างประเทศ แต่ตัวแทนจะไม่เปิดเผยข้อมูลเฉพาะเจาะจง ในสภาวะที่เหมาะสม หลังคาจะทำให้รถวิ่งได้เพิ่มขึ้นประมาณ 800 ไมล์ต่อปี

Van der Ham ชี้ไปที่หลังคาโซลาร์เซลล์ของ Sonata ว่าเป็นความพยายามที่สำคัญเมื่อเทียบกับการบูรณาการกับ Lightyear สิ่งหนึ่งที่เขาสัญญาว่าจะใช้พลังงานจากเซลล์แสงอาทิตย์ได้ 8,300 ไมล์ต่อปี แม้แต่ในเมืองที่มีหมอกหนาอย่างซาน ฟรานซิสโก. ข้อดีของ Lightyear ประการหนึ่งอยู่ที่น้ำหนักของตัวกล้อง ซึ่งสร้างจากคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ และอะลูมิเนียมเมื่อเทียบกับรถยนต์แบบดั้งเดิมอย่าง Sonata ซึ่งเป็นเหล็กกล้า (เหล็กที่มีความแข็งแรงสูง ค่อนข้างเบา แต่ นิ่ง).

โซโน มอเตอร์ส

Sono Motors ของเยอรมนีใช้โครงอะลูมิเนียมน้ำหนักเบาเพื่อลดน้ำหนักของ Sion ที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ หาก Lightyear เป็นรถสปอร์ตสำหรับชาวอัลฟ่าที่ใส่ใจสิ่งแวดล้อม Sion ก็เป็นทางเลือกที่เหมาะสมสำหรับรถเบตาที่สมเหตุสมผลและชอบแสงแดด รถแฮทช์แบ็กสีดำแบบกล่องมีด้านหน้าและแฮทช์แบ็กลาดเอียงชวนให้นึกถึง Honda Fit และมีสีเดียวเท่านั้นคือสีดำ ตัวเลือกดังกล่าว เช่นเดียวกับคุณสมบัติอื่นๆ บนรถ ถูกกำหนดโดยชุมชนที่ให้ทุนสนับสนุนโครงการนี้

มีผู้สั่งซื้อ Sion ล่วงหน้าแล้วมากกว่า 10,000 ราย โดยจ่ายเงินจำนวน 550 ดอลลาร์สหรัฐฯ จากราคาซื้อ 28,000 ดอลลาร์สหรัฐฯ กำหนดการส่งมอบในช่วงต้นปี 2022 นั่นเป็นความเชื่อมั่นอย่างมากต่อผู้ก่อตั้งที่เริ่มโครงการตั้งแต่ยังเป็นนักเรียนและยังไม่ได้สร้างต้นแบบอย่างเป็นทางการด้วยซ้ำ ยานพาหนะที่พวกเขาเดินทางท่องเที่ยวแทบจะไม่สามารถปกปิดตำแหน่งของแผงโซลาร์เซลล์ได้และยังมีคอพวงมาลัยของ BMW (จะถูกแทนที่ด้วยอันที่เป็นกรรมสิทธิ์ในภายหลัง) การตัดสินใจอื่นๆ เช่น รถยนต์ที่ใช้งานจริงจะเป็นรถขับเคลื่อนล้อหน้าหรือล้อหลัง ก็ยังต้องรอการสรุปขั้นสุดท้าย แนวทางการพัฒนาแบบเปิดดังกล่าวช่วย Sono เมื่อไม่นานมานี้ ระดมทุนได้ 55 ล้านดอลลาร์ เพื่อช่วยสร้างต้นแบบและนำรถยนต์ออกสู่ตลาด

Sono สัญญาว่าพลังงานแสงอาทิตย์จะขับเคลื่อน Sion เป็นระยะทาง 10 ไมล์ต่อวัน ซึ่งอาจดูเหมือนไม่มากนัก แต่นั่นคือสิ่งที่ผู้สัญจรชาวเยอรมันทั่วไปขับรถในหนึ่งวัน ตัวแทนของบริษัทกล่าว พื้นที่จัดเก็บแบตเตอรี่สามารถชาร์จได้ไกลถึง 200 ถึง 250 ไมล์ คุณสมบัติที่เป็นประโยชน์อื่น ๆ ได้แก่ ความสามารถในการพับเบาะด้านหน้าและด้านหลังเพื่อสร้างที่เก็บของในห้องโดยสารขนาด 8 ฟุตตลอดจนส่วน บนช่องชาร์จกันชนหน้าซึ่งผู้ใช้สามารถเสียบปลั๊กเครื่องใช้ในครัวเรือนได้ (กรณีต้องการปั่นสมูทตี้ขณะตั้งแคมป์)

การสร้างรถยนต์พลังงานแสงอาทิตย์ไม่ใช่เรื่องง่ายหรือราคาถูก

หากดูเหมือนว่าโลกของรถยนต์พลังงานแสงอาทิตย์ขาดความเฉลียวฉลาดของชาวอเมริกัน นั่นไม่เป็นความจริงเลย Ford เปิดตัวรถยนต์แนวคิด C-MAX Solar Energi ในงาน CES ในปี 2014 แต่ตั้งแต่นั้นมาก็ไม่ค่อยได้ยินข่าวมากนัก มหาวิทยาลัยมิชิแกนมีทีมแข่งรถพลังงานแสงอาทิตย์ที่ดีที่สุดทีมหนึ่งในโลก โดยชนะการแข่งขันระดับประเทศมาหลายครั้ง และได้อันดับที่สามในการแข่งขัน Bridgestone World Solar Challenge ปี 2019

ศาสตราจารย์ นีล ดาสกุปตา อาจารย์ที่ปรึกษาของทีมแข่งในรัฐมิชิแกน ดำเนินกิจการห้องปฏิบัติการวิจัยที่เน้นเรื่องพลังงานแสงอาทิตย์และแบตเตอรี่ และกล่าวว่าบริษัทรถยนต์พลังงานแสงอาทิตย์มีแนวโน้มที่จะต่อสู้กับข้อเสียหลายประการ

สำหรับผู้เริ่มต้น การสร้างรถยนต์พลังงานแสงอาทิตย์นั้นไม่ถูก แน่นอนว่ายังมีเซลล์แสงอาทิตย์และแบตเตอรี่อยู่ด้วย จากนั้นมีตัวถังคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ที่ Lightyear และมหาวิทยาลัยมิชิแกนใช้เพื่อลดน้ำหนักของรถยนต์ คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ทุกปอนด์มีราคาค่อนข้างสูง Dasgupta อธิบาย ข่าวดีก็คือว่าวัสดุที่ค่อนข้างเบาสามารถมีความปลอดภัยได้อย่างน่าประทับใจ

“นักแข่งรถเดินออกจากอุบัติเหตุด้วยความเร็ว 100 ไมล์ต่อชั่วโมง” ศาสตราจารย์ตั้งข้อสังเกต “รถยนต์เหล่านั้นบางส่วนทำมาจากวัสดุผสมคาร์บอนไฟเบอร์ ท้ายที่สุดแล้วพวกเขาจะปลอดภัยกว่ารถยนต์ที่ทำจากเหล็กจริงๆ” ผู้ผลิตรถยนต์หลายรายมองเห็นศักยภาพใน การสร้างเนื้อหาของวัสดุ แต่จำเป็นต้องมีการวิจัยและพัฒนาเพิ่มเติมเพื่อลดต้นทุน สตาร์ทอัพสร้างรถยนต์พลังงานแสงอาทิตย์ด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ แบตเตอรี่ประสิทธิภาพสูง และตัวถังที่ทำจากคาร์บอนไฟเบอร์ยังคงต้องสร้างผลกำไร

“ไม่ว่าพวกเขาจะลดต้นทุนการผลิตลงในจุดที่เหมาะสมได้หรือไม่ก็ตาม จะเป็นตัวกำหนดความสำเร็จหรือความล้มเหลวของบริษัทสตาร์ทอัพ” Dasgupta กล่าว ด้วยเทคโนโลยีปัจจุบัน เขาไม่คิดว่าจะมีรถกระบะหรือรถ SUV ที่ขับเคลื่อนด้วยแสงอาทิตย์หลายคันในทุกเวลา เร็วๆ นี้ เนื่องจากพื้นที่เพิ่มเติมสำหรับแผงหน้าปัดมักจะไม่เพียงพอที่จะขับเคลื่อนยานพาหนะที่หนักกว่าได้ในระยะยาว ระยะทาง หลังคาพลังงานแสงอาทิตย์ที่นำเสนอบนใหม่ ฟิสเกอร์ เอสยูวีเช่น เพิ่มระยะทางให้กับรถเพียง 1,000 ไมล์ต่อปี

Sion พยายามลดต้นทุนโดยการใช้ชิ้นส่วนรถยนต์บางชิ้นที่มีอยู่ในตลาดแล้ว นอกจากนี้บริษัทยังพยายามจำกัดการใช้พลังงานส่วนเกินในระหว่างการผลิตด้วยการคิดใหม่เกี่ยวกับสายการประกอบรถยนต์ ตัวอย่างเช่น แผงตัวถังจะถูกผสมด้วยสีแทนที่จะทาสี เพื่อประหยัดพลังงานและต้นทุนการผลิต

บทเรียนที่ได้รับ

Van der Ham กล่าวว่าหนึ่งในบทเรียนที่เขาได้เรียนรู้จากการเฝ้าดูการเติบโตของ Tesla คือความสำคัญของการไม่พยายามทำอะไรในบ้านมากเกินไป

“เราเป็นบริษัทหุ้นส่วน” เขาอธิบาย “แนวคิดทั้งหมดที่อยู่เบื้องหลัง Lightyear คือการใช้สิ่งของและโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่ให้มากที่สุด” แผงโซลาร์เซลล์ของรถยนต์ผลิตโดยรัฐแคลิฟอร์เนีย พลังงานแสงอาทิตย์, ตัวอย่างเช่น.

“เราใช้เทคนิคบางอย่างเพื่อทำให้แผงมีประสิทธิภาพจริงๆ” เขากล่าว รวมถึงการออกแบบที่ทำให้แผงที่อยู่ในเงาหรือขี้นกคลุมไว้จะไม่ทำให้ความเร็วในการชาร์จโดยรวมช้าลง

การปรับปรุงแผง แบตเตอรี่ และตัวเครื่องทำให้ Lightyear One มีประสิทธิภาพมากกว่า Tesla Model S ถึงสองเท่า ในความเป็นจริง ทีมงานวิเคราะห์ผลกระทบของการวางแผงโซลาร์เซลล์บนโมเดล 3 ของอีลอน มัสก์ และคาดการณ์ว่าจะเพิ่มระยะทางได้เพียง 3,000 ไมล์ต่อปี เทียบกับ 8,000 ไมล์ต่อปีสำหรับรุ่นไลท์เยียร์วัน

“ในแง่นั้น ฉันเห็นด้วยกับความคิดเห็นของ Elon” Van der Ham กล่าว “การใส่แผงโซลาร์เซลล์ลงใน Model 3 ในตอนนี้ไม่ได้เพิ่มอะไรมากนัก”

หากคุณอดใจรอไม่ไหวที่จะซื้อรถยนต์พลังงานแสงอาทิตย์คันใหม่สักสองสามปี ลองดูโปรเจ็กต์ของ YouTubers Bryce & Courtney ซึ่งลาออกจากงานและเปลี่ยนรถยนต์ในปี 1988 ดอดจ์แรมแวน เข้าไปในค่ายที่มีแผงโซลาร์เซลล์บนหลังคาที่พวกเขาไปเที่ยวทั่วสหรัฐอเมริกา ไม่มีเงิน 165,000 ดอลลาร์สำหรับใช้จ่ายกับเครื่องเล่นโซลาร์เซลล์ครั้งใหม่ใช่ไหม เพียงติดแผงสองสามแผงที่ด้านบนของรถคันปัจจุบันของคุณในราคาประมาณ 1,000 ดอลลาร์

คำแนะนำของบรรณาธิการ

• รถ Sony Honda Afeela อยู่ในงาน CES สูงสุด และฉันก็พร้อมเต็มที่เพื่อสิ่งนี้
• CES เป็นเจ้าภาพจัดการแข่งขันรถยนต์อัตโนมัติความเร็วสูงในวันนี้ ดูได้ที่นี่
• Volvo เปิดตัว 2022 C40 Recharge รถยนต์ไฟฟ้าพร้อมเทคโนโลยีในรถยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วย Android
• Apple กำลังเจรจากับ Hyundai เกี่ยวกับความเป็นไปได้ของรถยนต์ ผู้ผลิตรถยนต์ยืนยัน
• ใช้เบรกตามความคาดหวังของ Apple Car นักวิเคราะห์กล่าว