داخل سباق السرعة الخفيفة لبناء سيارة ركاب تعمل بالطاقة الشمسية

إن تحدي بريدجستون العالمي للطاقة الشمسية ليس سباق السيارات النموذجي لصهر الإطارات وحرق الغاز. بدلاً من الدوران المُحكم الخانق حول شكل بيضاوي على شكل أسطح سوداء ، فإنه اختبار تحمّل صديق للبيئة من خلال المناطق النائية الأسترالية.

على مدار أربعة أيام ، تعمل آلات فرانكى التجريبية على بعد 2000 ميل من داروين إلى أديلايد باستخدام الطاقة الشمسية في المقام الأول. لا تبدو معظم المركبات مثل متسابق الفورمولا ون المدبب. تم تصميم بعض المركبات المصممة لتعمل على أشعة الشمس ، وتشبه المركبات الحوامة الجاهزة للمريخ والبعض الآخر يشبه تارت بوب بوب الشمسي مع أربع عجلات.

قبل بضع سنوات ، السيارات كانت الفضول التي فازت في التحدي العالمي للطاقة الشمسية عبارة عن قصة بين الحين والآخر ظهرت من خلال موجز تويتر الخاص بك. مع إطلاق المركبات التي تعمل بالطاقة الشمسية في الشوارع مثل Lightyear One و Sonos Motors من Sion ، بالإضافة إلى اللاعبين المعروفين مثل تكامل لوحة اختبار Toyota و Kia ، بدأ سباق جديد ليكون أكبر شركة سيارات شمسية في العالم.

تمتلك سيارات السيدان ذات الدفع الشمسي أيضًا الكثير من المشككين والمنتقدين. يقول أستاذ كارنيجي ميلون جيريمي ميشاليك ، مدير مجموعة كهربة المركبات في الجامعة ، إن الألواح الشمسية هي مكلفة طريقة للحصول على أميال. المحارب الكهربائي ايلون ماسك بو – بو مفهوم: “المكان الأقل كفاءة لوضع الطاقة الشمسية على السيارة”.

كان أرجو فان دير هام طالبًا مبتدئًا في الهندسة الكهربائية في جامعة أيندهوفن للتكنولوجيا في هولندا عندما طلب أحد معارف نادي التزلج السريع بالمدرسة ، ليكس هوفسلوت ، الالتقاء حول الانضمام إلى فريق كان يجمعه لدخول سيارة في World Solar تحد. ركز فان دير هام على درجة الماجستير وحذر من المشروع. ولكن في الاجتماع الأول ، بدأ زملاؤه من المهندسين في رسم الرسوم البيانية لمركبة مقترحة ، وبحلول الوقت الذي وصل فيه الشاب إلى المنزل في تلك الليلة ، كان مدمنًا.

تجسس Hoefsloot على جائزة أكبر وأسس شركة Lightyear Solar مع فان دير هام كرئيس قسم التكنولوجيا. بعد سبع سنوات ، صاغ الفريق ما تعلمه في نموذج أولي يبدو أقل مثل ساندويتش الآيس كريم وأكثر مثل الواجهة الأنيقة لقطار الرصاصة. من المرجح أن تكلف حوالي 165،000 دولار بمجرد وصولها إلى السوق في نهاية عام 2021 (يمكنك ذلك حجز واحد الآن عن طريق تخفيض 4000 دولار قابلة للاسترداد). ستصل نسخة طراز Tesla Model 3 بأسعار معقولة بعد عامين. للحصول على الأشياء ، جمعت Lightyear 30 مليون دولار ، ولديها 120 طلبًا مسبقًا ، وعرضت سيارتها التجريبية من CES في لاس فيغاس إلى المنتدى الاقتصادي العالمي في دافوس ، سويسرا.

لذا ، ما الذي يعرفه الفريق وراء فريق سيارة Lightyear One عن المحركات التي تعمل بالطاقة الشمسية والتي لا يعرفها المسك؟ “إذا كان إلون سيعيد النظر في هذا القرار اليوم وأتيحت له الفرصة لبناء بنية سيارته من الصفر اليوم بدلاً من 2004 [when Tesla’s early models were designed]يقول فان دير هام: “سيصل إلى استنتاج مختلف”. “تعمل السيارة الشمسية مع Lightyear لأننا نقوم بالعمارة من الألف إلى الياء.”

يحدث الكثير من أهم ابتكارات Lightyear قبل إرفاق الألواح الشمسية وتثبيت البطاريات. يتسع جهاز Lightyear One لخمسة أشخاص ولكن وزنه يصل إلى 2500 رطل. يقوم بريوس بإرشاد الميزان إلى 3،375 رطلاً. يأتي طراز تسلا 3 بين 3500 و 4100.

يشرح فان دير هام عن ميزة الوزن التي يمتلكها Lightyear One على السيارات الأخرى: “عليك حقًا حقًا أن تنظر إلى الأساسيات أولاً”. “هذا هو المكان الذي ستحدث فيه أكبر فرق – في الهندسة المعمارية. ليس في تفاصيل التكنولوجيا “.

هناك شركات أخرى ، كبيرة وصغيرة ، تلاعبت بالطاقة الشمسية لبعض الوقت. من عام 2010 إلى عام 2015 ، عرضت تويوتا سقفًا شمسيًا في أمريكا كجزء من حزمة فاخرة اختيارية لسيارة بريوس التي تضمنت أيضًا مقاعد جلدية وتكييفًا يتم التحكم فيه عن بُعد. اشترى حوالي 95000 عميل أمريكي الحزمة الاختيارية خلال تلك السنوات. منذ ديسمبر 2019 ، باعت الشركة أيضًا 4500 سيارة بريوس PHV الجديدة في اليابان وأوروبا ، والتي تحتوي على ألواح شمسية على السطح قادرة على توليد 160 واط – وهو ما يكفي للمساعدة في الطاقة الإضافية ولكن لا تحرك السيارة لأميال مهمة (هذا الخيار غير متاح حاليًا في الولايات المتحدة).

بنيت تويوتا مؤخرا نموذج بريوس مع خلايا بطارية شمسية عالية الكفاءة من إنتاج Sharp يمكنها توليد 860 واط ، وهو ما يكفي لتشغيل السيارة لمسافة تزيد عن 25 ميلاً في اليوم. يوسع الإصدار الجديد أيضًا تغطية الخلية من السقف إلى غطاء المحرك ، وباب الفتحة الخلفية ، وجناح الجناح. في حين جعلت تويوتا الكثير من الضجة حول الاختبارات ، امتدت فترة المراجعة حتى فبراير 2020 مع عدم وجود خطط حازمة لظهور نموذج أكثر صداقة للبيئة في السوق. إذا تحركت الشركة اليابانية إلى الأمام بسيارة كهربائية أو هجينة بها ألواح شمسية كافية لتشغيل السيارة ، فإن حصتها في السوق الهجينة تمنحها بالفعل ميزة كبيرة على أي شركة ناشئة. يمكن القول أن تويوتا لديها أكبر خبرة من أي شركة سيارات من حيث تسويق المركبات الشمسية ، حتى تلك ذات القدرة المحدودة.

تبيع كيا / هيونداي أسطحًا شمسية اختيارية (بحوالي 1000 دولار) على طرازي سوناتا وأوبتيما الهجينة في كوريا. تخطط الشركة لعرض الترقية في الأسواق الخارجية ، ولكن لن يكشف الممثلون عن التفاصيل. في الظروف المثلى ، تمنح الأسقف المركبات حوالي 800 ميل إضافي في السنة.

يشير فان دير هام إلى سقف سوناتا الشمسي كمجهود رمزي مقارنة بالاندماج في Lightyear One ، الذي يعد بأنه سيحصل على 8300 ميل سنويًا من خلاياه الشمسية ، حتى في بلدة ضبابية مثل سان فرانسيسكو. يعود جزء كبير من ميزة Lightyear إلى وزن الجسم ، الذي تم إنشاؤه من مركب من ألياف الكربون والألمنيوم مقابل سيارة أكثر تقليدية مثل Sonata ، وهي فولاذ (عالية القوة ، وخفيفة الوزن نسبيًا ، ولكنها لا تزال) .

تستخدم شركة Sono Motors الألمانية إطارًا من الألمنيوم خفيف الوزن للحفاظ على وزن سيون الذي يعمل بالطاقة الشمسية. إذا كانت Lightyear هي الرحلة الرياضية لألفا ذات التفكير البيئي ، فإن Sion هو البديل المعقول للبيتا المعقولة التي تعبد الشمس. هاتشباك سوداء مربعة لها واجهة منحدرة وهاتشباك تذكرنا بهوندا فيت وتأتي فقط بلون واحد ، أسود. تم اختيار هذا الخيار ، مثل العديد من الميزات الموجودة في السيارة ، من قبل المجتمع الممول للمشروع.

لقد طلب أكثر من 10000 شخص مسبقًا Sion عن طريق إصدار 550 دولارًا قابلة للاسترداد مقابل سعر الشراء البالغ 28000 دولار. من المقرر التسليم في أوائل عام 2022. وهذا يثق كثيرًا بالمؤسسين الذين بدأوا المشروع عندما كانوا طلابًا ولم يبنوا حتى الآن نموذجًا أوليًا رسميًا. السيارة التي كانوا يتجولون حولها لا تفعل الكثير لإخفاء مكان الألواح الشمسية ولديها عمود توجيه BMW (سيتم استبداله لاحقًا بعمود مملوك). قرارات أخرى ، مثل ما إذا كانت سيارة الإنتاج ستكون ذات دفع أمامي أو خلفي ، لم تنته بعد. هذا النهج المفتوح للتنمية ساعد سونو في الآونة الأخيرة تمويل جماعي 55 مليون دولار للمساعدة في بناء النماذج الأولية وإيصال السيارة إلى السوق.

يعد سونو بأن الطاقة الشمسية ستدفع سيون لمسافة 10 أميال في اليوم ، وهو الأمر الذي قد لا يبدو كثيرًا ، ولكن هذا ما يدفعه مسافر ألماني نموذجي في يوم واحد ، كما يقول أحد ممثلي الشركة. سيتم شحن بطارية التخزين حتى 200 إلى 250 ميلاً. تشمل الميزات العملية الأخرى القدرة على إسقاط المقاعد الأمامية والخلفية لإنشاء 8 أقدام من مساحة تخزين المقصورة ، بالإضافة إلى قسم على منفذ شحن المصد الأمامي حيث يمكن للمستخدمين توصيل الأجهزة المنزلية (في حالة الحاجة إلى مزج العصير أثناء أنت تخييم).

إذا كان يبدو أن عالم السيارات الشمسية يفتقد البراعة الأمريكية ، فهذا ليس صحيحًا تمامًا. قدمت فورد سيارة C-MAX Solar Energi Concept في CES في عام 2014 ، ولكن لم يسمع الكثير من الأخبار منذ ذلك الحين. تمتلك جامعة ميشيغان واحدة من أفضل فرق سباق السيارات الشمسية في العالم ، بعد أن فازت بالعديد من المسابقات الوطنية واحتلت المركز الثالث في تحدي بريدجستون العالمي للطاقة الشمسية لعام 2019.

يدير البروفيسور نيل داسغوبتا ، مستشار هيئة التدريس لفريق ميشيغان ، مختبر أبحاث يركز على الطاقة الشمسية والبطاريات ويقول إن شركات السيارات الشمسية ستصارع على الأرجح مع العديد من المقايضات.

بالنسبة للمبتدئين ، فإن بناء سيارة شمسية ليس رخيصًا. بالطبع ، هناك خلايا ضوئية وبطاريات. ثم هناك الجسم المركب من ألياف الكربون الذي تستخدمه Lightyear وجامعة ميشيغان لتقليل وزن سياراتهم. ويوضح داسجوبتا أن كل رطل من مركب ألياف الكربون يكلف الكثير جدًا. الخبر السار هو أن المواد الخفيفة نسبيًا يمكن أن تكون آمنة بشكل مثير للإعجاب.

يلاحظ الأستاذ أن “سائقي سيارات السباق يخرجون من حوادث السير بسرعة 100 ميل في الساعة”. “هذه السيارات مصنوعة جزئيا من مركب ألياف الكربون. يمكن أن ينتهي بهم الأمر في الواقع إلى أن يكونوا أكثر أمانًا من السيارات القائمة على الفولاذ “. يرى العديد من مصنعي السيارات الإمكانات في صنع أجسام المواد ، ولكن هناك حاجة إلى مزيد من البحث والتطوير لخفض التكلفة. الشركات الناشئة التي تبني سيارات تعمل بالطاقة الشمسية مع خلايا شمسية ، وبطاريات فعالة للغاية ، وأجسام مركبة من ألياف الكربون لا تزال مربحة.