wygląda jak Batmobil, pracuje na energii słonecznej i może być przyszłością samochodów
marzenie zaczęło się w 1955 roku, od maleńkiego, zabawkowego stworzenia o nazwie „Sunmobile.”Zbudowany z drewna balsa i opon hobby shop, miał zaledwie 15 cali długości. 12 selenowych ogniw słonecznych, które dekorowały jego wygląd zewnętrzny, produkowało mniej koni mechanicznych niż prawdziwy koń. Ale to był dowód na koncepcję: samo światło słoneczne może sprawić, że pojazd będzie działał.
lata mijały, a sen przekształcił się w przerobiony Vintage buggy z panelami słonecznymi na dachu. Potem uwielbiony rower, projekt garażu dla emerytów, samochód wyścigowy, który przemierzał pustynię Mojave z prędkością 51 mil na godzinę.
to marzenie o perpetuum mobile. Podróży, które nie szkodzą planecie. Podróży, które trwają tak długo, jak świeci słońce.
są problemy z tym marzeniem, Duże. Nadchodzą chmury. Zapada noc. Prawa fizyki ograniczają jak efektywnie panele słoneczne mogą zamieniać światło w energię.
ale jeden start-up twierdzi, że rozwiązał te problemy. Założyciele mówią, że marzenie może być twoje za jedyne 25 900 dolarów.
Aptera Motors, kalifornijska firma, której nazwa pochodzi od starożytnego greckiego słowa „bezskrzydły”, wprowadza w tym roku pierwszy masowo produkowany samochód słoneczny. To trzykołowy, Ultra aerodynamiczny pojazd elektryczny pokryty 34 metrami kwadratowymi ogniw słonecznych. Samochód jest tak wydajny, że w bezchmurny dzień same te ogniwa mogą dostarczyć wystarczająco dużo energii, aby przejechać około 40 mil — ponad dwa razy więcej niż przeciętny Amerykanin dojeżdża do pracy.
Aptera musi przejść testy bezpieczeństwa, zanim firma będzie mogła rozpocząć dystrybucję, co ma nadzieję zrobić do końca tego roku. Nawet wtedy nie jest jasne, że konsumenci będą chcieli kupić coś, co wygląda jak skrzyżowanie Batmobilu i chrząszcza. Cień początkowej próby, która zakończyła się bankructwem, wisi nad założycielami, gdy przygotowują się do wprowadzenia nowego produktu.
ale twórcy Aptera, Chris Anthony i Steve Fambro, uważają, że świat potrzebuje samochodu takiego jak ich. Transport jest największym źródłem zanieczyszczenia powodującego ocieplenie planety w Stanach Zjednoczonych. Administracja Biden uczyniła priorytetem zmniejszenie emisji z pojazdów, a kilku głównych producentów samochodów zobowiązało się do stopniowego wycofywania samochodów osobowych i lekkich ciężarówek z silnikami spalinowymi.
po latach marzeń może wreszcie nadszedł czas na jazdę na słońcu.
moc paneli słonecznych
Anthony i Fambro nie postanowili zbudować pojazdu, który mógłby działać na energii słonecznej. Chcieli zrobić bardziej wydajny samochód.
spalanie benzyny, jak się okazuje, nie jest zbyt efektywnym sposobem podróżowania; jak wynika z danych Departamentu Energii, aż cztery piąte energii wytwarzanej przez silnik spalinowy wewnętrznego spalania jest tracone jako ciepło, marnowane na opór wiatru lub zużywane przez pompy paliwowe i inne komponenty.
Pojazdy całkowicie elektryczne działają znacznie lepiej, ale nadal nie są idealne. Około 10 procent energii, która do nich trafia, traci się przekształcając prąd zmienny z sieci elektrycznej w prąd stały akumulatora. Nieefektywność układu napędowego pochłania kolejne 20 procent, a samochód nadal musi radzić sobie z oporem wiatru i tarciem, dzięki regenerującym układom hamulcowym może zmniejszyć część odpadów.
od góry po koła, Aptera została zaprojektowana tak, aby wyeliminować jak najwięcej odpadów. Jego twórcy twierdzą, że samochód jest 13 razy bardziej wydajny niż pickup napędzany gazem i cztery razy bardziej wydajny niż przeciętny pojazd elektryczny. Co najmniej 90 procent energii wytwarzanej przez panele słoneczne Aptera idzie na ruch pojazdu, mówi firma.
jak zaprojektować efektywność
twoja przeglądarka nie obsługuje elementu wideo.
aerodynamiczny kształt
nadwozie pojazdu — zakrzywione w nosie, szerokie wzdłuż boków i zwężające się ku bagażnikowi — jest zbudowane jak mały, szybki samolot. Zmniejsza to opór lub siłę powietrza przepływającego na ruch pojazdu.
zmniejszony opór
podwozie Aptery pęka jak brzuch delfina. Służy to do zmniejszenia oporu, który pochodzi z turbulentnego powietrza między pojazdem a ziemią.
mniejsze tarcie
inżynierowie przetestowali co najmniej 10 rodzajów opon, aby znaleźć tę o najmniejszym „oporze toczenia” — tarciu, które pochodzi od kół o podłoże. Zdecydowali się również zaprojektować samochód z trzema oponami, zamiast czterech, eliminując punkt styku, w którym można stracić energię.
lżejsza rama
ponieważ lżejsze samochody wymagają mniej energii do poruszania się, Aptera jest zbudowana z ultralekkich kompozytów węglowych i włókna szklanego. Jego łukowaty kształt, który naśladuje fizykę skorupki jajka, utrzymuje go mocnym jak stal. Niektóre z jego części mogą być produkowane na drukarce 3D, co obniża koszty.
energooszczędne wnętrze
wewnątrz pojazdu ciepło jest automatycznie usuwane z samochodu podczas parkowania, obniżając obciążenie klimatyzatora. Elektronika jest zbudowana z przewodów o najmniejszej rezystancji, ultra wydajnych diod LED i wyświetlaczy o małej mocy oraz „trybów uśpienia” dla głównego ekranu, gdy nie jest używana.
skumulowana wydajność
wszystko to składa się na samochód, który wymaga bardzo mało paliwa. Aptera zużywa zaledwie 100 watowych godzin energii na milę-mniej więcej tyle, ile komputer stacjonarny zużywa w 30 minut.
Aptera może być ładowany w ten sam sposób, w jaki zasilany jest standardowy Pojazd Elektryczny — po prostu podłączając go do gniazdka. Jego ekstremalna wydajność oznacza, że samochód może przejechać 150 mil już po 15 minutach na zwykłej stacji ładującej.
ale przeciętny samochód elektryczny potrzebuje panelu słonecznego „wielkości półciężarówki”, aby przejść dalej niż kilka mil, powiedział Fambro. Tymczasem stosunkowo niewielka liczba ogniw słonecznych może napędzać Aptera.
„działa tylko wtedy, gdy masz super wydajny pojazd” – powiedział Fambro. Ale kiedy on i Anthony zdali sobie sprawę, jak daleko tylko słońce może ich zabrać, „nie było innego planu niż uczynienie z niego pojazdu słonecznego.”
po lewej: samochód napędzany słońcem, jeden z pierwszych na świecie, w Londynie w 1960 roku. Prawo: Szefowie Aptera Motors Chris Anthony, po lewej i Steve Fambro z trójkołowym pojazdem elektrycznym Aptera solar w zakładzie produkcyjnym firmy w San Diego.
niepraktyczne, ale inspirujące
kiedy pierwszy pojazd słoneczny, tiny Sunmobile, zadebiutował na targach General Motors 65 lat temu, nawet jego wynalazcy byli sceptyczni co do jego perspektyw. Przedstawiciele GM powiedzieli magazynowi Popular Mechanics, że ich stworzenie nie ma obecnie praktycznego zastosowania w przemyśle motoryzacyjnym.”
ale to wyzwanie było dokładnie tym, co spodobało się duńskiemu poszukiwaczowi przygód Hansowi Tholstrupowi. Czując się winny za swoje pożerające paliwa kopalne wyczyny-latanie dookoła świata, Jeżdżenie łodzią motorową po Australii-chciał zrobić coś, co przyniesie korzyści naszej planecie.
w 1982 roku Tholstrup i kierowca wyścigowy Larry Perkins zaprezentowali „the Quiet Achiever” — Łódź w kształcie, konstrukcja jednego kierowcy zwieńczona 90 stóp kwadratowych układu słonecznego. Rumpel służył jako układ kierowniczy, a koła i hamulce zostały zapożyczone z roweru. Jedząc plasterki pomarańczy, aby pozostać nawodnionym i biwakując przy drodze, przejechali 20 dni 2560 mil przez kontynent australijski. Ich średnia prędkość wynosiła 15 mil na godzinę.
Tom Snooks, koordynator projektu, przypomniał tholstrup porównując podróż do lotu Kittyhawk: niepraktyczny, ale inspirujący i znak przyszłych postępów. „Jeśli to będzie motywować tylko jeden pomysł i myśl w rozwoju energii słonecznej,” tholstrup powiedział, ” wtedy przedsięwzięcie będzie dobrze opłacalne.”
w 1987 roku tholstrup rozpoczął” World Solar Challenge”, aby zachęcić innych do poprawy swojego rekordu. Wkrótce na całym świecie zaczęły pojawiać się wyścigi solarne, przyciągające konkurencję zarówno ze strony producentów samochodów, jak i uczniów szkół średnich. Pojazdy ewoluowały od „wanny na kółkach” Tholstrupa do kształtów pocisków do trójkołowych samochodów z zakrzywionymi, skrzydlatymi panelami słonecznymi. W 2013 roku World Solar Challenge wprowadził konkurencję „cruiser class”w celu pobudzenia rozwoju bardziej opłacalnych pojazdów.
„to naprawdę zabawne wyzwanie projektowe”, powiedział inżynier mechanik University of Michigan Neil Dasgupta, doradca Wydziału wysoko odznaczonego zespołu samochodów słonecznych w szkole. „Poczyniliśmy ogromne postępy.”
pojazd zespołu z 2017 roku, który zajął drugie miejsce w World Solar Challenge, ważył zaledwie 420 funtów i osiągał średnio prawie 50 mil na godzinę.
samochody słoneczne muszą być małe i eleganckie, wyjaśnia Dasgupta, ze względu na nieefektywność paneli słonecznych. Ogniwa fotowoltaiczne są ograniczone w jakich długościach fal mogą przekształcić się w energię elektryczną. Nie działają dobrze, gdy są gorące. Nawet najlepsze panele słoneczne przetwarzają tylko około 23 procent światła słonecznego, które je uderza w energię. Możesz uzyskać znacznie więcej mocy szybciej, po prostu podłączając się do stacji ładującej.
całkowite uzależnienie od energii słonecznej również stwarza praktyczne problemy. Oznacza to, że samochód nie może być zaparkowany w garażu lub pod drzewem. Gdy bateria jest pełna, każda dodatkowa energia, która uderza w panele słoneczne, jest tracona.
„to jest niszowy rodzaj rzeczy” -powiedział Timothy Lipman, współdyrektor Centrum Badań nad zrównoważonym rozwojem transportu na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley. Aptera, która ma dwa miejsca, nie będzie działać dla dużej rodziny, dojeżdżającego do pracy w pochmurnym Seattle, hydraulika, który musi owijać sprzęt.
postępy w samochodach solarnych mogą przynieść korzyści szerszemu przemysłowi motoryzacyjnemu. Mogą one prowadzić do rozwoju lżejszych materiałów i przyczynić się do większej wydajności w pojazdach elektrycznych. Producenci mogą dodać panele słoneczne do zwiększenia akumulatorów samochodowych. Może technologia znajdzie zastosowanie w parkach narodowych i odległych instalacjach wojskowych.
ale Lipman uważa, że trudno będzie pojazdom napędzanym słońcem znaleźć szeroki sukces komercyjny. Chiński producent nadal szukał funduszy na produkcję swojego prototypu, gdy w zeszłym roku napotkał problemy finansowe. Holenderscy mistrzowie pierwszego wyścigu „cruiser class” w World Solar Challenge uruchomili własny start-up, Lightyear One, i zamierzają rozpocząć dostawy dużego, czterokołowego hatchbacka pod koniec tego roku. Mimo to cena samochodu Lightyeara, około $180,000, stawia go poza zasięgiem większości kupujących.
Anthony i Fambro wiedzą, jak łatwo jest zawieść. Cztery lata po założeniu Aptera w 2006 roku, opuścili przedsięwzięcie pośród nieporozumień z innymi weteranami branży motoryzacyjnej, którzy chcieli zbudować tradycyjny czterokołowy pojazd, aby zakwalifikować się do pożyczek federalnych. Ale pieniądze nigdy się nie zmaterializowały. Firma została zlikwidowana w 2011 roku, a jej własność intelektualna SPRZEDANA.
analitycy biznesowi traktowali upadek jako studium przypadku w zagrożeniach związanych z uruchomieniem motoryzacyjnego start-upu. Samochody są droższe niż oprogramowanie. Przepisy federalne są trudne do nawigacji. Konsumenci obawiają się zmian.
ale wynalazcy Aptera wzięli inną lekcję z tego doświadczenia: „tradycyjny proces projektowania nie pozwala na przełomy”, powiedział Fambro. „Ponieważ wszystko, co jest przełomem, jest postrzegane jako coś, co polaryzuje, i nie pozwalają na to, aby rzeczy polaryzujące opuściły klinikę badawczą.”
jeśli Aptera miała odnieść sukces, zdecydowali, że nie mogą iść na kompromisy, aby spełnić wymóg federalny lub rekomendację firmy badawczej. Musieli chcieć być inni.
„to marsz technologii”, powiedział Anthony, parafrazując założyciela Apple Steve ’ a Jobsa. „Ludzie nie wiedzą, czego potrzebują, dopóki im tego nie pokażesz.”
po lewej: twórcy Aptera twierdzą, że samochód jest cztery razy bardziej wydajny niż przeciętny pojazd elektryczny. Po prawej: Aptera może być ładowany w ten sam sposób, w jaki zasilany jest standardowy Pojazd Elektryczny — po prostu podłączając go do gniazdka.
„tak dzieje się przyszłość”
po dekadzie spędzonej na realizacji innych przedsięwzięć twórcy Aptera odkupili firmę w 2019 i rozpoczęli kampanię crowdfundingową, aby ponownie uruchomić rozwój.
ich czas był dobry. Baterie elektryczne stały się znacznie tańsze i lżejsze. Ogniwa słoneczne stały się bardziej wydajne. Postęp w informatyce umożliwił wynalazcom symulację pojazdów na komputerach stacjonarnych, przyspieszając proces projektowania. Nawet ograniczenia nałożone przez pandemię koronawirusa pobudziły kreatywność, powiedział Anthony.
kiedy Aptera zaczęła przyjmować zamówienia przedpremierowe w grudniu ubiegłego roku, wyprzedała planowaną pierwszą partię 330 pojazdów w ciągu 24 godzin. Już prawie 7500 osób złożyło depozyty na samochód.
jednym z nich był Tyler Perkins, 27-letni asystent kierownika małego lotniska w Oklahoma City. Miłośnik technologii, który śledził firmę od kiedy był nastolatkiem, powiedział, że przyciąga go „funky, radykalny design” Aptery i chciał założyć się z nadzieją o jutro.
„tak naprawdę to zbudujmy futurystyczny samochód, bo jak tego nie zrobimy to nikt tego nie zrobi” „I tak dzieje się przyszłość.”
zaniepokojenie zmianami klimatu już zmotywowało Perkinsa do zostania weganinem i jazdy hybrydą. Chciał przełączyć się na Pojazd Elektryczny, ale w jego apartamentowcu nie ma stacji ładowania. Potem na rynek weszła Aptera. Nawet bez federalnych ulg podatkowych (które trafiają tylko do czterokołowych pojazdów elektrycznych) kosztuje prawie 10,000 mniej niż inne pojazdy elektryczne. Pewnie, że jest mały, ale potrzebuje tylko Miejsca dla siebie i swojego sprzętu kempingowego.
„myślę, że będzie dla mnie świetny”, powiedział Perkins, ” jako ktoś, kto stara się być jak najbardziej wydajny i mieć minimalny wpływ na środowisko.”
nie każdy fan Aptera pasuje do stereotypu zapalonego ekologa. Nick Field, 36-letni księgowy w Londynie, jest bardziej przyciągany dalekim zasięgiem i wysokimi osiągami samochodu; może jechać od 0 do 60 km / h W 3.5 sekund i osiąga maksymalną prędkość 110 km / h. Jeśli chodzi o niego, niski wpływ Aptera na klimat jest tylko dodatkową korzyścią.
„Po prostu lubię szybkie samochody. … Myślę, że to naprawdę fajne.”
Anthony przyznał, że Aptera nie jest dla wszystkich. Ale ma więcej uroku, niż jego sceptycy dają mu kredyt, powiedział. Wysoka sprawność samochodu oznacza mniejsze zapotrzebowanie na sieć niż zwykłe pojazdy elektryczne. Może być idealny dla ciężarówek dostawczych i pojazdów pocztowych, które nie podróżują daleko i spędzają dużo czasu na biegu jałowym. Entuzjastom outdooru prawdopodobnie spodoba się opcja wyjścia z dala od infrastruktury ładowania, nie martwiąc się o paliwo. A pomysł parkowania Aptery na słońcu i powrotu do samochodu, który ma więcej paliwa niż kiedy go zostawiłeś-wolne, czyste paliwo – jest potężnym pomysłem w czasach, gdy świat szuka transformacji.
„Umożliwia tak wiele rzeczy.”
uważał za marzycieli, którzy po raz pierwszy wymyślili samochody słoneczne: Tholstrup podczas swojej podróży przez kontynent, studenci inżynierii budowali po szkole samochody wyścigowe. Myślał o wczesnych twórcach pojazdów elektrycznych, którzy wierzyli w przyszłość, która nie będzie napędzana gazem. Przypomniał sobie inwestorów, którzy unikali pierwszego wcielenia Aptery, mówiąc: „kto kupi Twoje dziwne stworzenie w kształcie jajka?
tak samo jest z każdym, kto pierwszy coś zrobi. „Zawsze jest tak: Dlaczego miałbyś to robić?”
kiedy Aptera ruszy w drogę, będzie miał swoją odpowiedź.
Opracowanie graficzne: Monika Ulmanu. Montaż zdjęć: Olivier Laurent. Projekt i wykonanie: Andrew Braford.
korekta: we wcześniejszej wersji tej historii grafika przedstawiająca współczynniki przeciągania różnych poruszających się obiektów dała nieprawidłową figurę delfina butlonosa. Jego współczynnik oporu wynosi 0,01, a nie 0,001.