Elle ressemble à la Batmobile, fonctionne à l’énergie solaire et pourrait être l’avenir des voitures
Le rêve a commencé en 1955, avec une petite création semblable à un jouet appelée « Sunmobile ». »Construit à partir de bois de balsa et de pneus de magasin de loisirs, il ne mesurait que 15 pouces de long. Les 12 cellules solaires au sélénium qui décoraient son extérieur produisaient moins de chevaux qu’un cheval réel. Mais c’était la preuve d’un concept: la lumière du soleil seule peut faire rouler un véhicule.
Les années ont passé, et le rêve a évolué en un buggy vintage converti avec des panneaux solaires sur son toit. Puis un vélo glorifié, le projet de garage d’un retraité, une voiture de course qui a traversé le désert de Mojave à 51 milles à l’heure.
C’est un rêve de mouvement perpétuel. Des voyages qui ne nuisent pas à la planète. Des voyages qui durent aussi longtemps que le soleil brille.
Il y a des problèmes avec ce rêve, de grands. Les nuages arrivent. La nuit tombe. Les lois de la physique limitent l’efficacité avec laquelle les panneaux solaires peuvent transformer la lumière en énergie.
Mais une start-up affirme avoir surmonté ces problèmes. Maintenant, disent ses fondateurs, le rêve peut être le vôtre pour aussi peu que 25 900 $.
Aptera Motors, une entreprise californienne dont le nom vient du grec ancien pour « sans ailes », déploie cette année la première voiture solaire produite en série. C’est un véhicule électrique ultra-aérodynamique à trois roues recouvert de 34 pieds carrés de cellules solaires. La voiture est si efficace que, par temps clair, ces cellules seules pourraient fournir suffisamment d’énergie pour parcourir environ 40 miles — plus de deux fois la distance de trajet de l’Américain moyen.
L’Aptera doit subir des tests de sécurité avant que l’entreprise puisse commencer la distribution, ce qu’elle espère faire d’ici la fin de cette année. Même dans ce cas, il n’est pas clair que les consommateurs voudront acheter quelque chose qui ressemble à un croisement entre la Batmobile et un scarabée. L’ombre d’une première tentative, qui s’est soldée par une faillite, plane sur les fondateurs alors qu’ils se préparent à lancer leur nouveau produit.
Mais les créateurs de l’Aptera, Chris Anthony et Steve Fambro, pensent que le monde a besoin d’une voiture comme la leur. Les transports sont la plus grande source de pollution qui réchauffe la planète aux États-Unis. L’administration Biden a fait de la réduction des émissions des véhicules une priorité, et plusieurs grands constructeurs automobiles se sont engagés à éliminer progressivement les voitures et les camions légers équipés de moteurs à combustion interne.
Après des années de rêve, le temps de rouler au soleil est peut-être enfin arrivé.
Énergie des panneaux solaires
Anthony et Fambro n’ont pas entrepris de construire un véhicule pouvant fonctionner à l’énergie solaire. Ils voulaient juste faire une voiture plus efficace.
Brûler de l’essence, il s’avère, n’est pas un moyen très efficace de voyager; jusqu’à quatre cinquièmes de l’énergie produite par un moteur à combustion interne est perdue sous forme de chaleur, gaspillée en surmontant la résistance au vent ou utilisée par les pompes à carburant et d’autres composants, selon les données du département de l’Énergie.
Les véhicules tout électriques fonctionnent beaucoup mieux, mais ils ne sont toujours pas parfaits. Environ 10% de l’énergie qui y pénètre est perdue en convertissant le courant alternatif du réseau électrique en courant continu pour la batterie. Les inefficacités du système d’entraînement consomment encore 20%, et la voiture doit toujours faire face à la résistance au vent et à la friction, grâce à des systèmes de freinage régénératif pouvant réduire certains déchets.
Du haut aux roues, l’Aptera est conçu pour éliminer le plus de déchets possible. Ses créateurs disent que la voiture est 13 fois plus efficace qu’une camionnette à essence et quatre fois plus efficace que le véhicule électrique moyen. Au moins 90% de l’énergie produite par les panneaux solaires de l’Aptera sert à faire bouger le véhicule, selon la société.
Comment concevoir pour l’efficacité
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Forme aérodynamique
La carrosserie du véhicule — incurvée au nez, large sur les côtés et effilée vers le coffre — est construite comme un petit avion rapide. Cela réduit la traînée, ou la force de l’air qui s’écoule contre le mouvement du véhicule.
Traînée réduite
Le train d’atterrissage de l’Aptera s’enfonce comme le ventre d’un dauphin. Cela permet de réduire la traînée provenant de l’air turbulent entre le véhicule et le sol.
Moins de frottement
Les ingénieurs ont testé au moins 10 types de pneus pour trouver celui qui présente le moins de « résistance au roulement » — le frottement des roues contre le sol. Ils ont également choisi de concevoir la voiture avec trois pneus, au lieu de quatre, éliminant ainsi un point de contact où l’énergie peut être perdue.
Cadre plus léger
Parce que les voitures plus légères nécessitent moins d’énergie pour se déplacer, l’Aptera est construite avec des composites de carbone ultra-légers et de la fibre de verre. Sa forme arquée, qui imite la physique d’une coquille d’œuf, la maintient solide comme de l’acier. Certaines de ses pièces peuvent être produites sur une imprimante 3D, ce qui réduit les coûts.
Intérieur économe en énergie
À l’intérieur du véhicule, la chaleur est automatiquement évacuée de la voiture en stationnement, ce qui réduit la charge du climatiseur. L’électronique est construite avec des fils offrant le moins de résistance, des LED ultra-efficaces et des écrans à faible consommation et des « modes de veille » pour l’écran principal lorsqu’ils ne sont pas utilisés.
Gains d’efficacité accumulés
Tout cela s’ajoute à une voiture qui nécessite très peu de carburant. L’Aptera n’utilise que 100 watt-heures d’énergie par mille, soit à peu près autant qu’un ordinateur de bureau en consomme en 30 minutes.
L’Aptera peut être rechargé de la même manière qu’un véhicule électrique standard est alimenté — en le branchant simplement dans une prise de courant. Son efficacité extrême signifie que la voiture peut parcourir 150 miles après seulement 15 minutes sur une station de charge ordinaire.
Mais une voiture électrique moyenne aurait besoin d’un panneau solaire « de la taille d’un semi-camion » pour aller plus loin que quelques kilomètres, a déclaré Fambro. Pendant ce temps, un nombre relativement faible de cellules solaires peut propulser l’Aptera.
« Cela ne fonctionne que si vous avez un véhicule super efficace », a déclaré Fambro. Mais une fois qu’Anthony et lui ont réalisé à quel point le soleil seul pouvait les emmener, « il n’y avait pas d’autre plan que d’en faire un véhicule solaire. »
À GAUCHE : Une voiture solaire, l’une des premières au monde, à Londres en 1960. DROIT: Chris Anthony, PDG d’Aptera Motors, à gauche, et Steve Fambro avec le véhicule électrique solaire à trois roues Aptera à l’usine de conception de production de l’entreprise à San Diego.
Peu pratique mais inspirant
Lorsque le premier véhicule solaire, la minuscule Sunmobile, a fait ses débuts lors d’un salon General Motors il y a 65 ans, même ses inventeurs étaient sceptiques quant à ses perspectives. Les responsables de GM ont déclaré au magazine Popular Mechanics que leur création n’avait « aucune application pratique à l’industrie automobile à l’heure actuelle. »
Mais c’est exactement ce défi qui a séduit l’aventurier danois Hans Tholstrup. Se sentant coupable de ses exploits gourmands en combustibles fossiles – voler autour du monde, conduire un hors—bord autour de l’Australie —, il voulait faire quelque chose au profit de la planète.
En 1982, Tholstrup et le pilote de course Larry Perkins ont dévoilé le « the Quiet Achiever » — une construction à conducteur unique en forme de bateau surmontée d’un panneau solaire de 90 pieds carrés. Une barre servait de système de direction et les roues et les freins étaient empruntés à un vélo. Mangeant des tranches d’orange pour rester hydratées et campant au bord de la route, ils ont mis 20 jours à parcourir 2 560 miles à travers le continent australien. Leur vitesse moyenne était de 15 milles à l’heure.
Tom Snooks, coordinateur du projet, a rappelé Tholstrup comparant le voyage au vol du Kittyhawk: peu pratique mais inspirant, et signe d’avancées à venir. « Si cela motivait une idée et une pensée de plus dans le développement de l’énergie solaire », a déclaré Tholstrup, « alors l’entreprise en aurait bien valu la peine. »
En 1987, Tholstrup a lancé le » World Solar Challenge » pour encourager les autres à améliorer son bilan. Bientôt, des courses solaires ont vu le jour dans le monde entier, attirant la concurrence des constructeurs automobiles et des lycéens. Les véhicules ont évolué de la « baignoire sur roues » de Tholstrup à des formes de balles en passant par des voitures à trois roues avec des panneaux solaires incurvés en forme d’ailes. En 2013, le World Solar Challenge a introduit une compétition de « classe cruiser » dans le but de stimuler le développement de véhicules plus commercialement viables.
« C’est un défi de conception vraiment amusant », a déclaré Neil Dasgupta, ingénieur en mécanique de l’Université du Michigan, conseiller de la faculté de l’équipe de voitures solaires hautement décorée de l’école. » Et nous avons fait d’énormes progrès. »
Le véhicule 2017 de l’équipe, qui s’est classé deuxième du World Solar Challenge, ne pesait que 420 livres et mesurait en moyenne près de 50 milles à l’heure.
Les voitures solaires doivent être petites et élégantes, a expliqué Dasgupta, en raison de l’inefficacité des panneaux solaires. Les cellules photovoltaïques sont limitées dans les longueurs d’onde qu’elles peuvent transformer en électricité. Ils ne fonctionnent pas bien quand ils ont chaud. Même les meilleurs panneaux solaires ne convertissent qu’environ 23% de la lumière solaire qui les frappe en énergie. Vous pouvez obtenir beaucoup plus d’énergie plus rapidement en vous branchant simplement sur une station de charge.
La dépendance totale à l’énergie solaire pose également des problèmes pratiques. Cela signifie que la voiture ne peut pas être garée dans un garage ou sous un arbre. Une fois la batterie pleine, toute énergie supplémentaire qui frappe les panneaux solaires est perdue.
« C’est une sorte de niche », a déclaré Timothy Lipman, codirecteur du Centre de recherche sur la durabilité des transports de l’Université de Californie à Berkeley. L’Aptera, qui peut accueillir deux personnes, ne fonctionnerait pas pour une famille nombreuse, un navetteur à Seattle nuageux, un plombier qui doit trimballer du matériel.
Les progrès des voitures solaires pourraient profiter à l’ensemble de l’industrie automobile, a déclaré Lipman. Ils pourraient conduire au développement de matériaux plus légers et plaider en faveur d’une plus grande efficacité dans les véhicules électriques. Les fabricants pourraient ajouter des panneaux solaires pour augmenter les batteries de voiture. Peut-être que la technologie sera utilisée dans les parcs nationaux et les installations militaires éloignées.
Mais Lipman pense qu’il sera difficile pour les véhicules solaires de trouver un large succès commercial. Un fabricant chinois cherchait encore des fonds pour produire son prototype lorsqu’il a rencontré des problèmes financiers l’année dernière. Les champions néerlandais de la première course « cruiser class » du World Solar Challenge ont lancé leur propre start-up, Lightyear One, et ont pour objectif de commencer les livraisons de leur grande berline à quatre roues à hayon à la fin de cette année. Pourtant, le prix de la voiture Lightyear, environ 180 000 $, la met hors de portée de la plupart des acheteurs.
Anthony et Fambro savent à quel point il est facile d’échouer. Quatre ans après avoir fondé Aptera en 2006, ils ont quitté l’entreprise en désaccord avec d’autres dirigeants — des vétérans de l’industrie automobile qui voulaient construire un véhicule à quatre roues traditionnel pour bénéficier de prêts fédéraux. Mais l’argent ne s’est jamais matérialisé. La société a été liquidée en 2011 et sa propriété intellectuelle vendue.
Les analystes commerciaux ont traité l’effondrement comme une étude de cas des dangers du lancement d’une start-up automobile. Les voitures sont plus chères à fabriquer que les logiciels. Les réglementations fédérales sont difficiles à naviguer. Les consommateurs se méfient du changement.
Mais les inventeurs d’Aptera ont tiré une leçon différente de cette expérience: « Le processus de conception traditionnel ne permet pas de percées », a déclaré Fambro. « Parce que tout ce qui est une percée est considéré comme quelque chose de polarisant, et ils ne permettent pas aux choses polarisantes de sortir de la clinique de recherche. »
Si l’Aptera devait réussir, ils ont décidé qu’ils ne pourraient pas faire de compromis pour satisfaire une exigence fédérale ou une recommandation d’une firme d’études de marché. Ils devaient être prêts à être différents.
« C’est la marche de la technologie », a déclaré Anthony, avant de paraphraser le fondateur d’Apple, Steve Jobs. » Les gens ne savent pas ce dont ils ont besoin tant que vous ne le leur montrez pas. »
GAUCHE: Les créateurs d’Aptera disent que la voiture est quatre fois plus efficace que le véhicule électrique moyen. À DROITE: L’Aptera peut être rechargé de la même manière qu’un véhicule électrique standard est alimenté — en le branchant simplement dans une prise.
» Voilà comment se passe l’avenir »
Après une décennie passée à poursuivre d’autres entreprises, les créateurs d’Aptera ont racheté l’entreprise en 2019 et lancé une campagne de financement participatif pour relancer le développement.
Leur timing était bon. Les batteries électriques étaient devenues beaucoup moins chères et plus légères. Les cellules solaires étaient devenues plus efficaces. Les progrès de l’informatique ont permis aux inventeurs de simuler les véhicules sur leurs ordinateurs de bureau, accélérant ainsi le processus de conception. Même les contraintes imposées par la pandémie de coronavirus ont stimulé la créativité, a déclaré Anthony.
Lorsque Aptera a commencé à prendre des précommandes en décembre dernier, il a vendu son premier lot de 330 véhicules prévu en 24 heures. Près de 7 500 personnes ont maintenant déposé des dépôts pour une voiture.
L’un d’eux était Tyler Perkins, le directeur adjoint d’un petit aéroport d’Oklahoma City, âgé de 27 ans. Passionné de technologie qui suivait l’entreprise depuis son adolescence, il s’est dit attiré par le « design funky et radical » de l’Aptera et voulait faire un pari plein d’espoir sur demain.
« En fait, ils se disent: « construisons une voiture futuriste, car si nous ne le faisons pas, personne ne le fera » », a déclaré Perkins. « Et c’est ainsi que l’avenir se passe. »
Le changement climatique a déjà motivé Perkins à devenir végétalien et à conduire un hybride. Il voulait passer à un véhicule électrique, mais son immeuble n’offre pas de station de recharge. Puis l’Aptera est arrivé sur le marché. Même sans crédits d’impôt fédéraux (qui ne s’appliquent qu’aux véhicules électriques à quatre roues), il en coûte près de 10 000 less de moins que les autres véhicules électriques. Bien sûr, c’est petit, mais tout ce dont il a besoin, c’est de l’espace pour lui-même et son équipement de camping.
« Je pense que cela fonctionnera très bien pour moi », a déclaré Perkins, « en tant que personne qui essaie d’être aussi efficace que possible et d’avoir un impact minimal sur l’environnement. »
Tous les fans d’Aptera ne correspondent pas au stéréotype d’un environnementaliste passionné. Nick Field, un comptable de 36 ans à Londres, est davantage attiré par la longue portée et les hautes performances de la voiture; elle peut aller de 0 à 60 mph en 3.5 secondes et atteint des vitesses de pointe de 110 mph. En ce qui le concerne, le faible impact climatique de l’Aptera n’est qu’un avantage marginal.
« Je suis dans la catégorie « Je veux profiter de ma vie » », a déclaré Field. « J’aime juste les voitures rapides. I Je trouve ça vraiment cool. »
Anthony a reconnu que l’Aptera n’est pas pour tout le monde. Mais il a plus d’attrait que ses sceptiques ne lui attribuent, a-t-il déclaré. Le rendement élevé de la voiture signifie qu’elle impose moins de demande sur le réseau que les véhicules électriques ordinaires. Il pourrait être idéal pour les camions de livraison et les véhicules de service postal, qui ne voyagent pas loin et passent beaucoup de temps au ralenti. Les amateurs de plein air aimeront probablement la possibilité de s’aventurer loin des infrastructures de recharge sans se soucier du carburant. Et l’idée de garer un Aptera au soleil et de retourner à une voiture qui a plus de carburant que lorsque vous l’avez laissée — du carburant propre et sans carburant — est une idée puissante à une époque où le monde est à la recherche de transformation.
« Nous considérons l’énergie solaire comme le principal moteur de notre activité », a déclaré Anthony. « Cela permet tellement de choses. »
Il a considéré les rêveurs qui ont conçu les premières voitures solaires: Tholstrup subsistant sur des tranches d’orange lors de son voyage à travers le continent, des étudiants ingénieurs construisant des voitures de course après l’école. Il a pensé aux premiers développeurs de véhicules électriques, qui avaient foi en un avenir qui ne fonctionnerait pas au gaz. Il s’est souvenu des investisseurs qui ont évité la première incarnation de l’Aptera, en disant: « qui va acheter votre étrange création en forme d’œuf? »
« C’est la même chose avec quiconque fait n’importe quoi en premier », a déclaré Anthony. » C’est toujours : Pourquoi ferais-tu ça? »
Quand Aptera prendra la route, il aura sa réponse.
À propos de cette histoire
Montage par Lyndsey Layton, montage par Sue Doyle. Montage graphique par Monica Ulmanu. Retouche photo par Olivier Laurent. Conception et développement par Andrew Braford.
Correction: Dans une version antérieure de cette histoire, le graphique représentant les coefficients de traînée de divers objets en mouvement donnait un chiffre incorrect pour un grand dauphin. Son coefficient de traînée est de 0,01 et non de 0,001.