Sembra che la Batmobile, lavori sull’energia solare e potrebbe essere il futuro delle auto
Il sogno è iniziato nel 1955, con una piccola creazione giocattolo chiamata “Sunmobile.”Costruito con pneumatici in legno di balsa e hobby shop, era lungo solo 15 pollici. Le 12 celle solari di selenio che decoravano il suo esterno producevano meno potenza di un cavallo reale. Ma era la prova di un concetto: la luce solare da sola può far funzionare un veicolo.
Gli anni passarono e il sogno si evolse in un buggy vintage convertito con pannelli solari sul tetto. Poi una bicicletta glorificata, un progetto di garage di un pensionato, un’auto da corsa che attraversava il deserto del Mojave a 51 miglia all’ora.
È un sogno di moto perpetuo. Di viaggio che non fa danni al pianeta. Di viaggi che durano finché splende il sole.
Ci sono problemi con questo sogno, quelli grandi. Arrivano le nuvole. Cala la notte. Le leggi della fisica limitano l’efficienza con cui i pannelli solari possono trasformare la luce in energia.
Ma una start-up afferma di aver superato questi problemi. Ora, i suoi fondatori dicono, il sogno può essere tuo per un minimo di $25.900.
Aptera Motors, una società californiana il cui nome deriva dal greco antico per “senza ali”, sta lanciando la prima auto solare prodotta in serie quest’anno. Si tratta di un veicolo elettrico a tre ruote, ultra-aerodinamico coperto in 34 piedi quadrati di celle solari. L’auto è così efficiente che, in una giornata limpida, quelle cellule da sole potrebbero fornire energia sufficiente per guidare circa 40 miglia — più del doppio della distanza del pendolarismo dell’americano medio.
L’Aptera deve essere sottoposto a test di sicurezza prima che l’azienda possa iniziare la distribuzione, cosa che spera di fare entro la fine di quest’anno. Anche allora, non è chiaro che i consumatori vorranno comprare qualcosa che assomiglia a un incrocio tra la Batmobile e un coleottero. L’ombra di un tentativo iniziale, che si è conclusa in bancarotta, incombe sui fondatori mentre si preparano a lanciare il loro nuovo prodotto.
Ma i creatori di Aptera, Chris Anthony e Steve Fambro, pensano che il mondo abbia bisogno di un’auto come la loro. Il trasporto è la più grande fonte di inquinamento da riscaldamento del pianeta negli Stati Uniti. L’amministrazione Biden ha reso una priorità per ridurre le emissioni dei veicoli, e diverse grandi case automobilistiche si sono impegnati a eliminare gradualmente le auto e autocarri leggeri con motori a combustione interna.
Dopo anni di sogni, forse il tempo per guidare sul sole è finalmente arrivato.
Energia del pannello solare
Anthony e Fambro non hanno deciso di costruire un veicolo che potesse funzionare con l’energia solare. Volevano solo fare una macchina più efficiente.
Bruciare benzina, si scopre, non è un modo molto efficiente per viaggiare; fino a quattro quinti dell’energia prodotta da un motore a combustione interna viene persa come calore, sprecata superando la resistenza al vento o utilizzata dalle pompe di carburante e da altri componenti, secondo i dati del Dipartimento dell’Energia.
I veicoli elettrici funzionano molto meglio, ma non sono ancora perfetti. Circa il 10 per cento dell’energia che va in loro viene perso convertendo corrente alternata dalla rete elettrica in corrente continua per la batteria. Le inefficienze nel sistema di azionamento mangiano un altro 20 per cento, e la vettura deve ancora fare i conti con la resistenza al vento e l’attrito, attraverso sistemi di frenatura rigenerativa in grado di ridurre alcuni rifiuti.
Dalla cima alle ruote, l’Aptera è destinato per eliminare tanto spreco come possibile. I suoi creatori dicono che l’auto è 13 volte più efficiente di un camioncino alimentato a gas e quattro volte più efficiente del veicolo elettrico medio. Almeno il 90 percento della potenza prodotta dai pannelli solari di Aptera va verso il movimento del veicolo, dice l’azienda.
Come progettare per l’efficienza
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Forma aerodinamica
Il corpo del veicolo — curvo sul muso, largo lungo i lati e rastremato verso il tronco — è costruito come un piccolo aereo veloce. Questo riduce la resistenza, o la forza di aria che scorre contro il movimento del veicolo.
Resistenza ridotta
Il sottocarro dell’Aptera piomba come la pancia di un delfino. Questo serve a ridurre la resistenza che proviene dall’aria turbolenta tra il veicolo e il terreno.
Meno attrito
Gli ingegneri hanno testato almeno 10 tipi di pneumatici per trovare quello con la minima “resistenza al rotolamento” – l’attrito che proviene dalle ruote contro il terreno. Hanno anche scelto di progettare l’auto con tre pneumatici, invece di quattro, eliminando un punto di contatto in cui l’energia può essere persa.
Telaio più leggero
Poiché le auto più leggere richiedono meno energia per muoversi, l’Aptera è costruito con compositi di carbonio ultraleggeri e fibra di vetro. La sua forma ad arco, che imita la fisica di un guscio d’uovo, lo mantiene forte come l’acciaio. Alcune delle sue parti possono essere prodotte su una stampante 3D, riducendo i costi.
Interno a risparmio energetico
All’interno del veicolo, il calore viene automaticamente rimosso dall’auto mentre è parcheggiato, abbassando il carico del condizionatore d’aria. L’elettronica è costruita con fili che offrono la minima resistenza, LED ultra-efficienti e display a bassa potenza e” modalità di sospensione ” per la schermata principale quando non in uso.
Efficienze accumulate
Tutto questo si aggiunge a un’auto che richiede pochissimo carburante. L’Aptera utilizza solo 100 watt ore di energia per miglio-circa quanto un computer desktop consuma in 30 minuti.
L’Aptera può essere ricaricata allo stesso modo in cui viene alimentato un veicolo elettrico standard, semplicemente collegandolo a una presa. La sua estrema efficienza significa che l’auto può percorrere 150 miglia dopo soli 15 minuti in una normale stazione di ricarica.
Ma un’auto elettrica media avrebbe bisogno di un pannello solare “delle dimensioni di un camion semi” per andare più lontano di poche miglia, ha detto Fambro. Nel frattempo, un numero relativamente piccolo di celle solari può spingere l’Aptera.
“Funziona solo se si dispone di un veicolo super-efficiente”, ha detto Fambro. Ma una volta che lui e Anthony si resero conto di quanto il sole da solo potesse portarli, “non c’era altro piano che renderlo un veicolo solare.”
A SINISTRA: Un’auto alimentata dal sole, una delle prime al mondo, a Londra nel 1960. DIRITTO: Aptera Motors CEO Chris Anthony, a sinistra, e Steve Fambro con il veicolo elettrico solare a tre ruote Aptera presso l’impianto di progettazione di produzione della società a San Diego.
Poco pratico ma ispiratore
Quando il primo veicolo solare, il piccolo Sunmobile, ha debuttato in una fiera General Motors 65 anni fa, anche i suoi inventori erano scettici sulle sue prospettive. I funzionari GM hanno detto alla rivista Popular Mechanics la loro creazione era di ” nessuna applicazione pratica per l’industria automobilistica al momento.”
Ma quella sfida era esattamente ciò che piaceva all’avventuriero danese Hans Tholstrup. Sentendosi in colpa per i suoi exploit di consumo di combustibili fossili-volando in tutto il mondo, guidando un motoscafo in giro per l’Australia — voleva fare qualcosa a beneficio del pianeta.
Nel 1982, Tholstrup e il pilota di auto da corsa Larry Perkins hanno presentato il “the Quiet Achiever”, una costruzione a forma di barca a pilota singolo sormontata da un array solare di 90 piedi quadrati. Una barra del timone fungeva da sistema di sterzo, e le ruote e i freni erano presi in prestito da una bicicletta. Mangiando fette d’arancia per rimanere idratati e accampandosi sul ciglio della strada, hanno impiegato 20 giorni per guidare 2.560 miglia attraverso il continente australiano. La loro velocità media era di 15 miglia all’ora.
Tom Snooks, coordinatore del progetto, ha ricordato Tholstrup paragonando il viaggio al volo del Kittyhawk: impraticabile ma ispiratore, e un segno di progressi a venire. “Se motiverà solo un’altra idea e pensiero nello sviluppo dell’energia solare”, ha detto Tholstrup, ” allora l’impresa sarà stata ben utile.”
Nel 1987, Tholstrup lanciò la” World Solar Challenge ” per incoraggiare gli altri a migliorare il suo record. Presto le gare solari stavano nascendo in tutto il mondo, attirando la concorrenza di case automobilistiche e studenti delle scuole superiori. I veicoli si sono evoluti dalla “vasca da bagno su ruote” di Tholstrup alle forme di proiettili alle auto a tre ruote con pannelli solari curvi e simili a ali. Entro il 2013 il World Solar Challenge ha introdotto una competizione “cruiser class” nel tentativo di stimolare lo sviluppo di veicoli commercialmente più validi.
“È una sfida di design davvero divertente”, ha detto l’ingegnere meccanico dell’Università del Michigan Neil Dasgupta, consulente di facoltà del team di auto solari altamente decorato della scuola. “E abbiamo fatto enormi progressi.”
Il veicolo del team 2017, che si è classificato secondo nel World Solar Challenge, pesava solo 420 libbre e aveva una media di quasi 50 miglia all’ora.
Le auto solari devono essere piccole ed eleganti, ha spiegato Dasgupta, a causa delle inefficienze dei pannelli solari. Le celle fotovoltaiche sono limitate in quali lunghezze d’onda possono trasformarsi in elettricità. Non si comportano bene quando diventano caldi. Anche i migliori pannelli solari convertono solo circa il 23 per cento della luce solare che li colpisce in energia. È possibile ottenere molta più energia più rapidamente semplicemente collegando una stazione di ricarica.
Anche la dipendenza totale dall’energia solare pone problemi pratici. Significa che l’auto non può essere parcheggiata in un garage o sotto un albero. Una volta che la batteria è piena, qualsiasi energia aggiuntiva che colpisce i pannelli solari viene persa.
“Questo è un tipo di nicchia”, ha detto Timothy Lipman, co-direttore del Transportation Sustainability Research Center presso l’Università della California a Berkeley. L’Aptera, che ha due posti a sedere, non funzionerebbe per una famiglia numerosa, un pendolare nella nuvolosa Seattle, un idraulico che deve portare in giro le attrezzature.
I progressi nelle auto solari potrebbero avvantaggiare l’industria automobilistica più ampia, ha detto Lipman. Essi potrebbero portare allo sviluppo di materiali più leggeri e rendere il caso per una maggiore efficienza nei veicoli elettrici. I produttori potrebbero aggiungere pannelli solari per aumentare le batterie per auto. Forse la tecnologia troverà impiego nei parchi nazionali e nelle installazioni militari remote.
Ma Lipman pensa che sarà difficile per i veicoli alimentati dal sole trovare un ampio successo commerciale. Un produttore cinese stava ancora cercando finanziamenti per produrre il suo prototipo quando si è imbattuto in problemi finanziari l’anno scorso. I campioni olandesi della prima gara di” cruiser class ” nel World Solar Challenge hanno lanciato la loro start-up, Lightyear One, e mirano a iniziare le consegne della loro grande berlina a quattro ruote alla fine di quest’anno. Tuttavia, il prezzo dell’auto Lightyear, circa $180.000, lo mette fuori dalla portata della maggior parte degli acquirenti.
Anthony e Fambro sanno quanto sia facile fallire. Quattro anni dopo aver fondato Aptera nel 2006, hanno lasciato l’impresa in disaccordo con altri veterani dell’industria automobilistica che volevano costruire un tradizionale veicolo a quattro ruote per qualificarsi per i prestiti federali. Ma i soldi non si sono mai materializzati. La società è stata liquidata nel 2011 e la sua proprietà intellettuale è stata venduta.
Gli analisti aziendali hanno trattato il crollo come un caso di studio nei pericoli del lancio di una start-up automobilistica. Le auto sono più costose da realizzare rispetto al software. I regolamenti federali sono difficili da navigare. I consumatori sono diffidenti nei confronti del cambiamento.
Ma gli inventori di Aptera hanno preso una lezione diversa da quell’esperienza:” Il processo di progettazione tradizionale non consente scoperte”, ha detto Fambro. “Perché tutto ciò che è una svolta è visto come qualcosa che è polarizzante, e non permettono alle cose polarizzanti di uscire dalla clinica di ricerca.”
Se l’Aptera avrebbe avuto successo, decisero, non potevano scendere a compromessi per soddisfare un requisito federale o la raccomandazione di una società di ricerche di mercato. Dovevano essere disposti ad essere diversi.
“Questa è la marcia della tecnologia”, ha detto Anthony, prima di parafrasare il fondatore di Apple Steve Jobs. “Le persone non sanno di cosa hanno bisogno finché non glielo mostri.”
A SINISTRA: i creatori di Aptera dicono che l’auto è quattro volte più efficiente del veicolo elettrico medio. DESTRA: L’Aptera può essere ricaricata allo stesso modo in cui viene alimentato un veicolo elettrico standard, semplicemente collegandolo a una presa.
‘Ecco come accade il futuro’
Dopo un decennio trascorso a perseguire altre iniziative, i creatori di Aptera hanno riacquistato la società in 2019 e hanno lanciato una campagna di crowdfunding per riavviare lo sviluppo.
Il loro tempismo era buono. Le batterie elettriche erano diventate molto più economiche e leggere. Le celle solari erano diventate più efficienti. I progressi nell’informatica hanno permesso agli inventori di simulare i veicoli sui loro desktop, accelerando il processo di progettazione. Anche i vincoli imposti dalla pandemia di coronavirus stimolato la creatività, Anthony ha detto.
Quando Aptera ha iniziato a prendere i preordini lo scorso dicembre, ha venduto il suo primo lotto pianificato di 330 veicoli in 24 ore. Quasi 7.500 persone hanno ora messo giù depositi per una macchina.
Uno di loro era Tyler Perkins, il 27enne assistente manager di un piccolo aeroporto a Oklahoma City. Un appassionato di tecnologia che aveva seguito l’azienda da quando era un adolescente, ha detto di essere stato attratto dal “design funky e radicale” di Aptera e voleva fare una scommessa speranzosa su domani.
“In realtà sono come, ‘costruiamo un’auto futuristica, perché se non lo facciamo nessuno lo farà'”, ha detto Perkins. “Ed è così che accade il futuro.”
La preoccupazione per il cambiamento climatico ha già motivato Perkins a diventare vegano e guidare un ibrido. Voleva passare a un veicolo elettrico, ma il suo condominio non offre alcuna stazione di ricarica. Poi l’Aptera è venuto sul mercato. Anche senza crediti d’imposta federali (che vanno solo ai veicoli elettrici a quattro ruote) costa quasi $10.000 in meno rispetto ad altri veicoli elettrici. Certo che è piccolo, ma tutto ciò di cui ha bisogno è spazio per se stesso e la sua attrezzatura da campeggio.
“Penso che funzionerà alla grande per me”, ha detto Perkins, “come qualcuno che sta cercando di essere il più efficiente possibile e avere un impatto minimo sull’ambiente.”
Non tutti i fan di Aptera si adattano allo stereotipo di un appassionato ambientalista. Nick Field, un ragioniere di 36 anni a Londra, è attratto più dalla lunga autonomia e dalle alte prestazioni della vettura; può andare da 0 a 60 mph in 3.5 secondi e ha colpito velocità massime di 110 mph. Per quanto lo riguarda, il basso impatto climatico dell’Aptera è solo un vantaggio marginale.
“Sono nella categoria di ‘Voglio godermi la mia vita’”, ha detto Field. “Mi piacciono le macchine veloci. think Penso che sia davvero cool.”
Anthony ha riconosciuto che l’Aptera non è per tutti. Ma ha più appeal di quanto i suoi scettici gli diano credito, ha detto. L’elevata efficienza dell’auto significa che mette meno domanda sulla rete rispetto ai normali veicoli elettrici. Potrebbe essere ideale per camion di consegna e veicoli di servizio postale, che non viaggiano lontano e spendono un sacco di tempo al minimo. Gli appassionati di outdoor apprezzeranno probabilmente la possibilità di avventurarsi lontano dall’infrastruttura di ricarica senza preoccuparsi del carburante. E la nozione di parcheggiare un Aptera al sole e tornare a un’auto che ha più carburante di quando l’hai lasciata-carburante libero e pulito-è un’idea potente in un momento in cui il mondo è alla ricerca di trasformazione.
“Vediamo solare come il principale driver della nostra attività,” Anthony ha detto. “Permette così tante cose.”
Considerava i sognatori che per primi concepirono le auto solari: Tholstrup sussisteva su fette d’arancia durante il suo viaggio attraverso il continente, gli studenti di ingegneria costruivano auto da corsa dopo la scuola. Pensò ai primi sviluppatori di veicoli elettrici, che avevano fiducia in un futuro che non funzionava a gas. Ha ricordato gli investitori che hanno evitato la prima incarnazione dell’Aptera, dicendo ” chi comprerà la tua strana creazione a forma di uovo?”
” È la stessa cosa con chiunque faccia qualcosa per primo”, ha detto Anthony. “È sempre: perché dovresti farlo?”
Quando Aptera colpisce la strada, avrà la sua risposta.
A proposito di questa storia
Montaggio di Lyndsey Layton, copia montaggio di Sue Doyle. Editing grafico di Monica Ulmanu. Fotoritocco di Olivier Laurent. Progettazione e sviluppo di Andrew Braford.
Correzione: In una versione precedente di questa storia, la grafica raffigurante i coefficienti di trascinamento di vari oggetti in movimento forniva una cifra errata per un delfino tursiope. Il suo coefficiente di resistenza è 0,01, non 0,001.