Всередині світлошвидкісної гонки для створення приміського автомобіля на сонячних батареях

Bridgestone World Solar Challenge — це не звичайні автомобільні перегони, де плавляться шини та запалюються гази. Замість обертання дросельною заслінкою навколо овалу асфальту, це екологічний тест на витривалість у австралійській глибинці.

Протягом чотирьох днів експериментальні франкен-машини проїжджають 2000 миль від Дарвіна до Аделаїди, переважно використовуючи сонячну енергію. Більшість транспортних засобів не схожі на загострені гонщики Формули-1. Створені для руху на променях сонця, деякі транспортні засоби нагадують кораблі на повітряній подушці, готові до польоту на Марс, а інші схожі на сонячні поп-тарти з чотирма колесами.

Кілька років тому автомобільні цікавинки, які перемогли на конкурсі World Solar Challenge, час від часу траплялися у вашій стрічці Twitter. Із запуском вуличних транспортних засобів із сонячною енергією, таких як Lightyear One та

Sonos Motors Sion, а також відомі гравці, такі як Toyota і Kia, які тестують інтеграцію панелей, почалася нова гонка за те, щоб стати найбільшим виробником сонячних автомобілів у світі.

Седани з двигуном Sunray також мають багато скептиків і противників. Професор Карнегі-Меллона Джеремі Міхалек, директор групи електрифікації транспортних засобів університету, каже, що сонячні панелі — це дорогий спосіб отримати милі. Електричний воїн Ілон Маск цурає концепція: «Найменш ефективне місце для розміщення сонячних батарей — автомобіль».

Переосмислення архітектури автомобіля

Арйо ван дер Хем був студентом молодших курсів електротехніки в Ейндховенському технологічному університеті в Нідерландах, коли його знайомий з шкільний ковзанярський клуб Лекс Хуфслот попросив зустрітися, щоб приєднатися до команди, яку він збирав для участі в автомобілі World Solar Виклик. Ван дер Хем був зосереджений на ступені магістра та насторожено ставився до проекту. Але на першій зустрічі колеги-інженери почали малювати схеми запропонованого транспортного засобу, і коли молодший повернувся додому того вечора, він був закоханий.

З кінця 2012 року до початку 2013 року 20 студентів голландського університету розробили та виготовили автомобіль настільки плоский, що майже нагадував сендвіч із морозивом космічної ери. На жовтневій гонці команда Ейндховена посіла третє місце, поступившись Уельсу та Німеччині. Але в категорії крейсерського класу судді взяли до уваги дизайн і практичність, а пізніше оголосили Ейндховен загальним переможцем.

Хуфслот помітив ще більший приз і заснував компанію Lightyear solar, де ван дер Хем став головним технічним директором. Через сім років команда перетворила отримані знання в прототип, який схожий не на бутерброд із морозивом, а на витончену передню частину швидкісного поїзда. Ймовірно, він коштуватиме близько 165 000 доларів США, коли він вийде на ринок наприкінці 2021 року (ви можете забронюйте зараз скинувши 4000 доларів США, що повертаються). Більш доступна версія в стилі «Tesla Model 3» з’явиться через пару років. Для того, щоб усе почалося, Lightyear зібрав 30 мільйонів доларів, має 120 попередніх замовлень і продемонстрував свій демонстраційний автомобіль від CES у Лас-Вегасі до Всесвітнього економічного форуму в Давосі, Швейцарія.

Отже, що команда, що стоїть за командою Lightyear One, знає про двигуни на сонячних батареях, чого не знає Маск? «Якби Ілон сьогодні переглянув це рішення і мав можливість побудувати архітектуру свого автомобіля з нуля, сьогодні замість 2004 року [коли були розроблені перші моделі Tesla], він дійшов би іншого висновку», — каже ван дер шинка. «Сонячний автомобіль працює для Lightyear, тому що ми створюємо архітектуру з нуля».

Значна частина найважливіших інновацій Lightyear відбувається до того, як вона прикріпить сонячні панелі та встановить батареї. Lightyear One вміщує п’ять осіб, але має струнку споряджену вагу 2500 фунтів. Prius нахиляє чашу терезів у 3375 фунтів. Tesla Model 3 коштує від 3500 до 4100.

«Спочатку вам справді, справді, справді потрібно звернути увагу на основи», — пояснює ван дер Хем перевагу у вазі Lightyear One над іншими автомобілями. «Ось де ви збираєтеся зробити найбільшу різницю — в архітектурі. Не в деталях технології».

Висвітлення нових тестів і старих трюків

Інші компанії, великі й малі, вже деякий час возяться з сонячною енергією. З 2010 по 2015 рік Toyota пропонувала сонячний дах в Америці як частину додаткового пакету розкоші для Prius, який також включав шкіряні сидіння та кондиціонер з дистанційним керуванням. За ці роки близько 95 000 клієнтів у США придбали додатковий пакет. З грудня 2019 року компанія також продала 4500 нових Prius PHV в Японії та Європі, які мають сонячні панелі на даху, здатні генерує 160 Вт — достатньо, щоб допомогти з допоміжним живленням, але не рухати автомобіль на значні милі (ця опція наразі недоступна в НАС.).

Toyota нещодавно побудувала a Прототип Prius з високоефективними сонячними елементами батареї, виготовленими компанією Sharp, які можуть генерувати 860 Вт, що потенційно достатньо, щоб проїхати автомобіль понад 25 миль на день. У новій версії також розширюється охоплення камери від даху до капота, задніх дверей люка та спойлера багажника. Незважаючи на те, що Toyota підняла багато шуму з приводу тестів, період перевірки продовжився до лютого 2020 року без чітких планів щодо появи на ринку більш екологічної моделі. Якщо японська компанія просувається вперед з електромобілем або гібридом, який має достатньо сонячних панелей для живлення автомобіля, її частка ринку гібридів вже дає їй величезну перевагу перед будь-яким стартапом. Toyota, мабуть, має найбільший досвід з усіх автомобільних компаній щодо маркетингу сонячних автомобілів, навіть із обмеженою потужністю.

Kia/Hyundai продає додаткові сонячні дахи (приблизно за 1000 доларів) на своїх гібридних моделях Sonata та Optima в Кореї. Компанія планує запропонувати оновлення на закордонних ринках, але представники не розголошують подробиць. За оптимальних умов дахи забезпечують автомобілям ще приблизно 800 миль на рік.

Ван дер Хем вказує на сонячний дах Sonata як на символічне зусилля порівняно з інтеграцією на Lightyear Один, який, як він обіцяє, буде отримувати 8300 миль на рік від своїх сонячних батарей, навіть у такому туманному місті, як Сан Франциско. Значна частина переваг Lightyear пов’язана з вагою кузова, виготовленого з вуглецевого волокна. і алюмінію в порівнянні з більш традиційним автомобілем, таким як Sonata, який є сталевим (високоміцна, відносно легка сталь, але досі).

Sono Motors

Німецька компанія Sono Motors використовує легку алюмінієву раму, щоб знизити вагу свого Sion, який працює на сонячних батареях. Якщо Lightyear — це спортивна їзда для екологічно налаштованих альфа-версій, то Sion — доступна альтернатива для розумних бета-версій, які поклоняються сонцю. Коробчастий чорний хетчбек має похилу передню частину та хетчбек, що нагадує Honda Fit, і доступний лише в одному кольорі – чорному. Цей вибір, як і багато інших функцій автомобіля, було прийнято спільнотою, яка фінансує проект.

Понад 10 000 людей зробили попереднє замовлення на Sion, заплативши 550 доларів США, які підлягають відшкодуванню, на суму 28 000 доларів США. Доставка запланована на початок 2022 року. Це велика довіра засновників, які почали проект, коли були студентами, і ще навіть не створили формальний прототип. Автомобіль, яким вони об’їжджали, майже не приховує розташування сонячних панелей і навіть має рульову колонку BMW (пізніше її замінять на фірмову). Інші рішення, наприклад, чи буде серійний автомобіль мати передній або задній привід, ще не прийняті. Цей відкритий підхід до розробки нещодавно допоміг Соно краудфандинг 55 мільйонів доларів щоб допомогти створити прототипи та вивести автомобіль на ринок.

Соно обіцяє, що сонячна енергія буде рухати Sion 10 миль на день, що може здатися небагато, але це приблизно те, що типовий німецький мандрівник проїжджає за день, каже представник компанії. Акумулятор можна буде заряджати на відстані від 200 до 250 миль. Інші практичні функції включають можливість опускання передніх і задніх сидінь, щоб створити 8 футів місця для зберігання в салоні, а також секцію на порту зарядки на передньому бампері, куди користувачі можуть підключати побутову техніку (якщо вам потрібно змішати смузі під час кемпінгу).

Побудувати автомобіль на сонячних батареях нелегко — або дешево

Якщо здається, що світові сонячних автомобілів бракує американської винахідливості, це не зовсім так. Ford представив концепт-кар C-MAX Solar Energi на виставці CES у 2014 році, але з тих пір не було багато новин. Мічиганський університет має одну з найкращих у світі команд із перегонів на сонячних автомобілях, яка виграла кілька національних змагань і посіла третє місце на Bridgestone World Solar Challenge 2019.

Професор Ніл Дасгупта, викладач гоночної команди штату Мічіган, керує дослідницькою лабораторією, яка зосереджена на сонячній енергії та батареях, і каже, що компанії, що займаються виробництвом сонячних автомобілів, ймовірно, будуть боротися з кількома компромісами.

Для початку побудувати автомобіль на сонячних батареях недешево. Звичайно, є фотоелементи та батареї. Крім того, є композитний кузов із вуглецевого волокна, який Лайтер і Мічиганський університет використовують для зменшення ваги своїх автомобілів. Кожен фунт вуглецевого волокна коштує досить дорого, пояснює Дасгупта. Хороша новина полягає в тому, що відносно легкий матеріал може бути вражаюче безпечним.

«Водії гоночних автомобілів виходять із аварій зі швидкістю 100 миль на годину», — зазначає професор. «Ці автомобілі частково зроблені з вуглецевого волокна. Насправді вони можуть виявитися безпечнішими за сталеві автомобілі». Багато виробників автомобілів бачать у цьому потенціал виготовлення корпусів із матеріалу, але для зниження вартості необхідно провести додаткові дослідження та розробки. Стартап, що створює сонячні автомобілі з сонячними елементами, надзвичайно ефективними батареями та композитними кузовами з вуглецевого волокна, все ще має бути прибутковим.

«Незалежно від того, чи зможуть вони знизити витрати на виробництво до рівня, який це має сенс, залежатиме успіх чи провал стартап-компанії», — вважає Дасгупта. З огляду на сучасні технології, він також не очікує, що в будь-який час буде багато пікапів або позашляховиків із сонячним двигуном незабаром, оскільки додаткового місця для панелей зазвичай недостатньо, щоб тривалий час живити більш важкий автомобіль відстані. Сонячний дах пропонується на новому Позашляховик Fisker, наприклад, додає автомобілю лише 1000 миль на рік.

Sion намагається знизити витрати, використовуючи деякі запчастини для автомобілів, які вже є на ринку. Компанія також намагається обмежити надмірне споживання енергії під час виробництва, переосмисливши складальний конвеєр автомобілів. Наприклад, панелі кузова будуть просякнуті кольором, а не пофарбованими, щоб заощадити енергію та витрати на виробництво.

Вивчені уроки

Ван дер Хем каже, що один із уроків, які він засвоїв, спостерігаючи за ростом Tesla, полягає в тому, що важливо не намагатися робити надто багато власними силами.

«Ми — партнерська компанія, — пояснює він. «Вся ідея Lightyear полягає в тому, щоб якомога більше використовувати існуючий матеріал та інфраструктуру». Сонячні батареї автомобіля виробляє Каліфорнія Сонячна сила, наприклад.

«Ми робимо деякі хитрощі, щоб зробити панелі справді ефективними», — каже він, зокрема проект, який гарантує, що панелі, які перебувають у тіні або покриті пташиними калами, не сповільнюють загальну швидкість заряджання.

Оптимізація панелей, акумулятора та корпусу робить Lightyear One удвічі ефективнішим за Tesla Model S. Фактично, команда проаналізувала вплив розміщення своїх сонячних панелей на Model 3 Ілона Маска та порахувала, що це додасть лише 3000 миль на рік проти 8000 для Lightyear One.

«У цьому сенсі я погоджуюся з коментарем Ілона», — каже Ван дер Хем. «Встановлення сонячної батареї прямо зараз на Model 3 не додасть так багато».

Якщо ви не можете чекати пару років на новий автомобіль на сонячних батареях, ознайомтеся з проектом ютуберів Брайса та Кортні, які залишили роботу та переобладнали автомобіль 1988 року випуску. Ван Dodge Ram у кемпер із сонячними батареями на даху, який вони подорожували по США. Не маєте 165 000 доларів, щоб витратити на нову сонячну поїздку? Просто прикрутіть пару панелей у верхній частині вашого автомобіля приблизно за 1000 доларів.

Рекомендації редакції

• Автомобіль Sony Honda Afeela – це пік CES, і я тут за це
• CES сьогодні проводить гонку на швидкісних безпілотних автомобілях. Подивіться тут
• Volvo представляє електричний C40 Recharge 2022 року з вбудованою технологією Android
• Apple веде переговори з Hyundai щодо можливого автомобіля, підтверджує автовиробник
• Застосуйте гальма до очікувань Apple Car, каже аналітик