het lijkt erop dat de Batmobile werkt op zonne-energie en de toekomst van auto ’s zou kunnen zijn
de droom begon in 1955, met een kleine, speelgoedachtige creatie genaamd de” Sunmobile.”Gebouwd van balsa hout en hobby winkel banden, het was slechts 15 inch lang. De 12 selenium zonnecellen die de buitenkant versierd produceerden minder pk dan een echt paard. Maar het was het bewijs van een concept: zonlicht alleen kan een voertuig laten rijden.De jaren gingen verder en de droom evolueerde tot een omgebouwde Vintage buggy met zonnepanelen op het dak. Dan een verheerlijkte fiets, een garage project van een gepensioneerde, een racewagen die de Mojave woestijn doorkruiste met 51 mijl per uur.
het is een droom van Perpetuum motion. Van reizen die geen schade toebrengen aan de planeet. Van reizen die zo lang duren als de zon schijnt.
er zijn problemen met deze droom, grote. Wolken komen. De nacht valt. De wetten van de fysica beperken hoe efficiënt zonnepanelen licht kunnen omzetten in energie.
maar één start-up beweert deze problemen te hebben opgelost. De oprichters zeggen dat de droom van jou kan zijn voor maar 25.900 Dollar.Aptera Motors, een bedrijf uit Californië, wiens naam komt van het oude Griekse voor “wingless”, is dit jaar de eerste in massa geproduceerde zonneauto aan het uitrollen. Het is een driewielig, ultra-aerodynamisch elektrisch voertuig bedekt met 34 vierkante meter zonnecellen. De auto is zo efficiënt dat, op een heldere dag, die cellen alleen genoeg energie kunnen leveren om ongeveer 40 mijl te rijden — meer dan twee keer de afstand van de gemiddelde Amerikaanse pendeldienst.
de Aptera moet een veiligheidstest ondergaan voordat het bedrijf met de distributie kan beginnen, wat het hoopt tegen het einde van dit jaar te kunnen doen. Zelfs dan is het niet duidelijk dat consumenten iets willen kopen dat lijkt op een kruising tussen de Batmobile en een kever. De schaduw van een eerste poging, die eindigde in faillissement, hangt over de oprichters als ze zich voorbereiden op de lancering van hun nieuwe product.Maar de makers van de Aptera, Chris Anthony en Steve Fambro, denken dat de wereld een auto nodig heeft zoals die van hen. Transport is de grootste bron van vervuiling door de planeet in de Verenigde Staten. De Biden administratie heeft het een prioriteit om de uitstoot van voertuigen te verminderen, en een aantal grote autofabrikanten hebben toegezegd om de fase uit auto ‘ s en lichte vrachtwagens met interne verbrandingsmotoren.
na jaren van dromen is de tijd om op de zon te rijden misschien eindelijk aangebroken.
zonnepanelen
Anthony en Fambro waren niet van plan een voertuig te bouwen dat op zonne-energie kon rijden. Ze wilden gewoon een efficiëntere auto maken.
benzine verbranden blijkt geen erg efficiënte manier om te reizen; maar liefst vier vijfde van de energie die door een verbrandingsmotor wordt geproduceerd gaat verloren als warmte, verspilde het overwinnen van windweerstand of verbruikt door brandstofpompen en andere componenten, volgens de gegevens van de afdeling Energie.
volledig elektrische voertuigen presteren veel beter, maar ze zijn nog steeds niet perfect. Ongeveer 10 procent van de energie die erin gaat, gaat verloren door wisselstroom van het elektriciteitsnet om te zetten in gelijkstroom voor de batterij. Inefficiënties in het aandrijfsysteem eten nog eens 20 procent, en de auto moet nog steeds omgaan met windweerstand en wrijving, door regeneratieve remsystemen kan verminderen wat afval.
van boven tot aan de wielen is de Aptera ontworpen om zoveel mogelijk afval te elimineren. De makers zeggen dat de auto is 13 keer efficiënter dan een gas-aangedreven pick-up truck en vier keer efficiënter dan de gemiddelde elektrische auto. Ten minste 90 procent van de energie geproduceerd door de Aptera ‘ s zonnepanelen gaat naar het maken van het voertuig te verplaatsen, het bedrijf zegt.
hoe te ontwerpen voor efficiëntie
uw browser ondersteunt het video-element niet.
aerodynamische vorm
de carrosserie van het voertuig — gebogen aan de neus, breed langs de zijkanten en taps toelopend naar de kofferbak — is gebouwd als een klein, snel vliegtuig. Dit vermindert de weerstand, of de kracht van de lucht die tegen de beweging van het voertuig stroomt.
verminderde weerstand
het onderstel van de Aptera zwemt als de buik van een dolfijn. Dit dient om de weerstand die afkomstig is van de turbulente lucht tussen het voertuig en de grond te verminderen.
minder wrijving
de ingenieurs hebben ten minste 10 soorten banden getest om de band met de minste “rolweerstand” te vinden — de wrijving die van de wielen tegen de grond komt. Ze kozen er ook voor om de auto te ontwerpen met drie banden, in plaats van vier, waardoor er geen contactpunt is waar energie verloren kan gaan.
lichter frame
omdat lichtere auto ‘ s minder energie nodig hebben om te bewegen, is de Aptera gebouwd met ultralichte koolstofcomposieten en glasvezel. Zijn gebogen vorm, die de fysica van een eierschaal nabootst, houdt het sterk als staal. Sommige onderdelen kunnen worden geproduceerd op een 3D-printer, waardoor de kosten dalen.
energiebesparend interieur
in het voertuig, warmte wordt automatisch uit de auto verwijderd terwijl u geparkeerd staat, waardoor de belasting van de airconditioner afneemt. Elektronica is gebouwd met draden die de minste weerstand bieden, ultra-efficiënte LED ‘ s en low-power displays en “sleep modes” voor het hoofdscherm wanneer niet in gebruik.
geaccumuleerde efficiëntie
dit alles komt neer op een auto die zeer weinig brandstof nodig heeft. De Aptera verbruikt slechts 100 watt uur energie per mijl — ongeveer evenveel als een desktopcomputer verbruikt in 30 minuten.
de Aptera kan op dezelfde manier worden opgeladen als een standaard elektrisch voertuig — door hem eenvoudig in een stopcontact te steken. De extreme efficiëntie betekent dat de auto 150 mijl kan gaan na slechts 15 minuten op een gewoon laadstation.
maar een gemiddelde elektrische auto zou een zonnepaneel nodig hebben” de grootte van een semi-vrachtwagen ” om verder te gaan dan een paar kilometer, zei Fambro. Ondertussen kan een relatief klein aantal zonnecellen de Aptera voortstuwen.
” het werkt alleen als je een super-efficiënt voertuig hebt, ” zei Fambro. Maar toen hij en Anthony zich realiseerden hoe ver de zon alleen hen kon brengen ,” was er geen ander plan dan om het een zonnevoertuig te maken.”
links: een zonaangedreven auto, een van ‘ s werelds eerste, in Londen in 1960. RECHT: Aptera Motors CEO ‘ s Chris Anthony, links, en Steve Fambro met de drie-wielige Aptera zonne – elektrische auto in de productie ontwerp faciliteit van het bedrijf in San Diego.
onpraktisch maar inspirerend
toen het eerste zonnevoertuig, de tiny Sunmobile, 65 jaar geleden debuteerde op een General Motors beurs, waren zelfs de uitvinders sceptisch over de vooruitzichten. GM ambtenaren vertelde het tijdschrift Popular Mechanics hun creatie was van ” geen praktische toepassing op de auto-industrie op dit moment.”
maar die uitdaging was precies wat de Deense avonturier Hans Tholstrup aanspoorde. Schuldig voelen voor zijn fossiele brandstof slurpende exploits-vliegen rond de wereld, het besturen van een speedboot rond Australië — hij wilde iets doen om de planeet te profiteren.In 1982 onthulden Tholstrup en Racewagencoureur Larry Perkins de “The Quiet Achiever” — een bootvormige constructie met één bestuurder en een zonnepaneel van 90 vierkante meter. Een helmstok diende als stuursysteem, en de wielen en remmen werden geleend van een fiets. Het eten van sinaasappel plakjes om gehydrateerd te blijven en Kamperen aan de kant van de weg, deden ze er 20 dagen over om 2.560 mijl over het Australische continent te rijden. Hun gemiddelde snelheid was 15 mijl per uur.Tom Snooks, de coördinator van het project, herinnerde Tholstrup aan een vergelijking van de reis met de vlucht van de Kittyhawk: onpraktisch maar inspirerend, en een teken van vooruitgang. “Als het zal motiveren slechts een idee en gedachte in de ontwikkeling van zonne-energie, “Tholstrup zei,” dan is de onderneming zal de moeite waard zijn geweest.In 1987 lanceerde Tholstrup de World Solar Challenge om anderen aan te moedigen zijn record te verbeteren. Al snel ontstonden er zonne-races over de hele wereld en trokken ze concurrentie aan van autofabrikanten en middelbare scholieren. De voertuigen evolueerden van tholstrup ‘ s “badkuip op wielen” naar kogelvormen tot driewielige auto ‘ s met gebogen, vleugelachtige zonnepanelen. In 2013 introduceerde de World Solar Challenge een” cruiser class ” – wedstrijd in een poging om de ontwikkeling van meer commercieel levensvatbare voertuigen te stimuleren.
“het zorgt voor een echt leuke ontwerpuitdaging,” zei werktuigbouwkundige Neil Dasgupta van de Universiteit van Michigan, faculteitsadviseur van het zeer gedecoreerde zonnewagenteam van de school. “En we hebben enorme vooruitgang geboekt.”
het voertuig van het team in 2017, dat tweede werd in de World Solar Challenge, woog slechts 420 pond en gemiddeld bijna 50 mijl per uur.
zonneauto ‘ s moeten klein en strak zijn, aldus Dasgupta, vanwege inefficiënties in zonnepanelen. Fotovoltaïsche cellen zijn beperkt in welke golflengten ze kunnen omzetten in elektriciteit. Ze presteren niet goed als ze warm worden. Zelfs de beste zonnepanelen zetten maar 23 procent van het zonlicht om in energie. U kunt veel meer stroom sneller krijgen door eenvoudig in een oplaadstation aan te sluiten.
volledige afhankelijkheid van zonne-energie levert ook praktische problemen op. Het betekent dat de auto niet in een garage of onder een boom kan worden geparkeerd. Zodra de batterij vol is, gaat alle extra energie die de zonnepanelen raakt verloren.”Dit is een soort niche,” zei Timothy Lipman, co-directeur van het Transportation Sustainability Research Center aan de Universiteit van Californië in Berkeley. De Aptera, met twee zitplaatsen, zou niet werken voor een grote familie, een forens in het bewolkte Seattle, een loodgieter die moet sjouwen rond apparatuur.
vooruitgang in zonne-auto ‘ s zou kunnen profiteren van de bredere auto-industrie, Lipman zei. Zij kunnen leiden tot de ontwikkeling van lichtere materialen en pleiten voor meer efficiëntie in elektrische voertuigen. Fabrikanten kunnen zonnepanelen toevoegen om autoaccu ‘ s te vergroten. Misschien wordt de technologie gebruikt in nationale parken en afgelegen militaire installaties.
maar Lipman denkt dat het moeilijk zal zijn voor door de zon aangedreven voertuigen om een breed commercieel succes te vinden. Een Chinese fabrikant was nog steeds op zoek naar financiering voor de productie van zijn prototype toen het liep in financiële problemen vorig jaar. De Nederlandse kampioenen van de eerste” cruiser class ” race in de World Solar Challenge lanceerden hun eigen start-up, Lightyear One, en streven ernaar om eind dit jaar met de levering van hun grote, vierwielige hatchback te beginnen. Toch, de Lightyear auto ‘ s prijskaartje, ongeveer $180.000, zet het buiten het bereik van de meeste kopers.
Anthony en Fambro weten hoe gemakkelijk het is om te falen. Vier jaar na de oprichting van Aptera in 2006, ze verliet de onderneming te midden van onenigheid met andere leiderschap — auto-industrie veteranen die wilden een traditionele vierwielige voertuig te kwalificeren voor federale leningen te bouwen. Maar het geld is nooit gematerialiseerd. Het bedrijf werd in 2011 geliquideerd en zijn intellectuele eigendom verkocht.
bedrijfsanalisten beschouwden de ineenstorting als een casestudy in de gevaren van het starten van een auto-start-up. Auto ‘ s zijn duurder te maken dan software. Federale regels zijn moeilijk te navigeren. Consumenten zijn op hun hoede voor verandering.Maar Aptera ’s uitvinders namen een andere les uit die ervaring:” het traditionele ontwerpproces staat geen doorbraken toe, ” zei Fambro. “Want alles wat een doorbraak is, wordt gezien als iets dat polariseert, en ze laten polariserende dingen niet toe om de onderzoekskliniek te verlaten.”
als de Aptera zou slagen, besloten zij dat zij geen compromissen konden sluiten om te voldoen aan een federale eis of aan de aanbeveling van een marktonderzoeksbureau. Ze moesten bereid zijn om anders te zijn.”Dat is de mars van de technologie,” zei Anthony, voordat hij Apple oprichter Steve Jobs parafraseerde. “Mensen weten niet wat ze nodig hebben totdat je het hen laat zien.”
links: Aptera ‘ s makers zeggen dat de auto vier keer efficiënter is dan de gemiddelde elektrische auto. Rechts: de Aptera kan op dezelfde manier worden opgeladen als een standaard elektrisch voertuig — door hem eenvoudig in een stopcontact te steken.
‘That’s how the future happens’
na tien jaar bezig te zijn geweest met het nastreven van andere ondernemingen, kochten Aptera ‘ s makers het bedrijf terug in 2019 en lanceerden ze een crowdfundingcampagne om de ontwikkeling opnieuw op te starten.
hun timing was goed. Elektrische batterijen waren veel goedkoper en lichter geworden. Zonnecellen waren efficiënter geworden. De vooruitgang in de informatica stelde de uitvinders in staat om de voertuigen op hun desktops te simuleren, waardoor het ontwerpproces werd versneld. Zelfs de beperkingen opgelegd door de coronaviruspandemie stimuleerden creativiteit, zei Anthony.
toen Aptera in December vorig jaar met preorders begon, verkocht het zijn geplande eerste partij van 330 voertuigen in 24 uur uit. Bijna 7.500 mensen hebben nu stortingen voor een auto.Een van hen was Tyler Perkins, de 27-jarige assistent manager van een klein vliegveld in Oklahoma City. Een technologie buff die het bedrijf had gevolgd sinds hij een tiener was, hij zei dat hij werd aangetrokken door de Aptera ‘ s “funky, radicale ontwerp” en wilde een hoopvolle inzet op morgen te maken.
” ze zijn eigenlijk als, ‘Laten we bouwen een futuristische auto, want als we het niet doen niemand zal,’ ” Perkins zei. “En zo gebeurt de toekomst.”
” ik denk dat het geweldig zal werken voor mij, “zei Perkins,” als iemand die probeert zo efficiënt mogelijk te zijn en een minimale impact op het milieu te hebben.”
niet elke Aptera fan past bij het stereotype van een fervent milieuactivist. Nick Field, een 36-jarige accountant in Londen, wordt meer aangetrokken tot de lange afstand en hoge prestaties van de auto; het kan gaan van 0 tot 60 km / u in 3.5 seconden en hit topsnelheden van 110 km / u. Wat hem betreft, is het lage klimaateffect van de Aptera slechts een bijkomend voordeel.
” ik ben in de categorie van, ‘Ik wil genieten van mijn leven,’ ” veld zei. “Ik hou gewoon van snelle auto’ s. … Ik vind het echt cool.”
Anthony erkende dat de Aptera niet voor iedereen is. Maar het heeft meer aantrekkingskracht dan de sceptici geven het krediet voor, zei hij. De hoge efficiëntie van de auto betekent dat het minder vraag op het net dan gewone elektrische voertuigen. Het zou ideaal kunnen zijn voor bestelwagens en Postvoertuigen, die niet ver reizen en veel tijd stationair draaien. Outdoor liefhebbers zullen waarschijnlijk graag de optie om wagen ver van het opladen van infrastructuur zonder zorgen te maken over brandstof. En het idee om een Aptera in de zon te parkeren en terug te keren naar een auto die meer brandstof heeft dan toen je hem achterliet — gratis, schone brandstof — is een krachtig idee op een moment dat de wereld op zoek is naar transformatie.”We zien zonne-energie als de belangrijkste drijfveer van ons bedrijf,” zei Anthony. “Het maakt zoveel mogelijk.”
hij beschouwde de dromers die voor het eerst zonneauto ’s ontwierpen: Tholstrup leefde op sinaasappelschijfjes tijdens zijn reis over het hele continent, ingenieursstudenten bouwden raceauto’ s na schooltijd. Hij dacht aan de vroege ontwikkelaars van elektrische voertuigen, die vertrouwen hadden in een toekomst die niet op gas liep. Hij herinnerde zich de investeerders die wegschuwden van de eerste incarnatie van de Aptera, zeggende: “Wie gaat uw rare eivormige schepping kopen?”
” het is hetzelfde met iedereen die eerst iets doet, ” zei Anthony. “Het is altijd: Waarom zou je dat doen?”
wanneer Aptera de weg opgaat, zal hij zijn antwoord hebben.
over dit verhaal
Editing by Lyndsey Layton, copy editing by Sue Doyle. Grafische bewerking door Monica Ulmanu. Fotobewerking door Olivier Laurent. Ontwerp en ontwikkeling door Andrew Braford.
correctie: in een eerdere versie van dit verhaal gaf de afbeelding van de sleepcoëfficiënten van verschillende bewegende objecten een onjuist cijfer voor een tuimelaar. De luchtweerstandscoëfficiënt is 0,01, niet 0,001.