С 2030 года власти Германии, Нидерландов и Дании планируют запретить продажу новых автомобилей с ДВС. Через пять лет аналогичная участь постигнет легковушки в Квебеке, а в 2040-м к ним присоединится Франция. Когда это докатится до России, непонятно, но просчитать ходы отступления никогда не рано. Электрокары, водородомобиль или, может, машины на солнечных батареях? Рассказываем о всех плюсах, минусах, перспективах и ключевых проектах солнцемобилей.
Истоки солнечной идеи
Прообразом всех солнечных автомобилей можно считать миниатюрный Sunmobile, который показал в 1955 году сотрудник General Motors Уильям Дж. Кобб. В 1960 году появился первый солнцемобиль в натуральную величину, а спустя 20 лет диковинный вид транспорта научился покорять большие расстояния. Модель Quiet Achiever смогла проехать почти 4000 км по Австралии. В нашем веке, с учетом климатического кризиса и Греты Тунберг, идея солнцемобиля актуальна как никогда.
Плюсы и минусы
Плюсы от использования солнечной энергии очевидны: она экологически чиста и бесплатна. Это уже нашло относительно массовое применение в батареях, расположенных на крыше дома или гаража. Отличный способ сэкономить на зарядке электромобиля. Например, такое решение «под ключ» с 2017 года предлагает Nissan.
С солнцемобилями сложнее. В реализации подобных проектов немало сложностей, причем не только финансовых. На автомобиле не так много места для установки солнечных панелей, от количества и эффективности которых зависит дальность хода. На данный момент даже самые продвинутые фотоэлектрические элементы не могут обеспечить автомобилю дальнобойность хотя бы на уровне современного электрокара. К тому же эффективность солнечных панелей падает, если они не выровнены идеально относительно солнца. Сложность представляют и чисто бытовые моменты. Снег, дождь, грязь, пыль и сколы существенно уменьшают количество накапливаемой энергии.
Изобретателей и экспериментаторов эти препятствия не останавливают, но серийное воплощение чистого солнцемобиля пока остается мечтой. Зато фотоэлектрические элементы нашли свое применение в электрокарах. Два таких проекта только ожидают производства, их можно классифицировать как SEV, то есть Solar Electric Vehicle (солнечный электромобиль). Другие — серийные гибриды с «солнечной» опцией. Но начнем мы с российского электромобиля на солнечных батареях.
Первый российский
Евгений Захлебаев, руководитель команды «Polytech Solar Team»: «Началась эта история с болида UNO, подготовленного нами (студентами Санкт-Петербургского политехнического университета) для мировой гоночной серии «Формула Студент». Оснащенный мотоциклетным двигателем от кроссового Kawasaki, он разгонялся до «сотни» за четыре секунды и был бесконечно далек от экологии, зато дал нам интересный опыт. Впоследствии я заинтересовался темой электротранспорта, и тут всплыла информация о гонке World Solar Challenge».
World Solar Challenge — гонка автомобилей на солнечных батареях, которая проводится в Австралии с 1987 года. Основные участники — университетские команды. Захлебаев заразил идей участия в гонке друзей и коллег — родилась команда «Polytech Solar Team»: 20 человек, студенты и аспиранты. Проект получил имя SOL, он полностью состоит из научных разработок его участников.
Евгений Котов, главный инженер команды «Polytech Solar Team»: «Идеальный с точки зрения аэродинамики кузов (коэффициент Cx равен 0,1) удалось создать с 15-го раза. Были проведены симуляции краш-тестов на фронтальный и боковой удары плюс переворот».
Итогом стало четырехметровое нечто, напоминающее катамаран. В правой части корпуса находится кабина пилота, в левой скрыта электрика. На расчеты параметров кузова со стальной (сейчас алюминиевой) рамой и внешними панелями из композитных материалов ушло три месяца.
Легкий, весящий в пределах 200 кг кузов, — не все новации SOL. Энергию дают солнечные панели площадью 4 кв. м. Они питают единственное ведущее мотор-колесо, расположенное за водителем. В ясную погоду батареи полностью заряжаются примерно за семь часов. Запас хода при полном заряде — 400 км. Максимальная скорость — около 120 км/ч. Время разгона до «сотни» никто не замерял, но, по заверению создателей, из-за настроек силовой установки оно стремится к бесконечности. В отсутствие солнца SOL — обычный электрокар, разве что для зарядки нужно снимать АКБ и нести его к источнику питания.
На постройку первого варианта SOL ушло два года. Но вот вовремя подготовить солнцемобиль к участию в World Solar Challenge не получилось.
Вместо Австралии SOL отправился в США на чемпионат American Solar Challenge. Нашелся и генеральный спонсор — «Лаборатория Касперского». Среди других спонсоров: «ДиКом» (производитель металлической мебели), который помогал с созданием рамы, и отечественный поставщик солнечных панелей Hevel. Проектом активно интересовались чиновники из Минпромторга и президент России Владимир Путин.
Евгений Захлебаев, руководитель команды «Polytech Solar Team»: «С Евгением Касперским я познакомился на одной из выставок, мы стояли на соседних стендах. В итоге проект попал в корпоративную стартап-фабрику “Лаборатории Касперского”. Благодаря им нам удалось перестроить солнцемобиль под технические требования американских соревнований и поехать в США».
Первые доводочные испытания SOL проходил на трассе, расположенной около взлетной полосы аэропорта Пулково. В июне 2018 года солнцемобиль был презентован на формульной трассе в Сочи. Тем же летом SOL на самолете полетел в США. Доставку осуществлял логистический партнер Гран-при Формулы 1 в России. Поездка съела почти половину 12-миллионного бюджета проекта.
Основные параметры гонки: девять дней, протяженность 2700 км, 19 команд-участников. Увы, из-за неисправности мотора SOL сошел с дистанции. Куда более важной стала победа в номинации «Best First Time Car» как команде, построившей самый лучший солнцемобиль среди новичков.
Сейчас SOL находится на территории родного Политеха. Скоро на нем будут тестировать автопилот.
Lightyear One
Проект, близкий по духу нашему SOL. Компания Lightyear — детище бывших студентов голландского технического университета. Когда-то в составе команды Solar Team Eindhoven они выигрывали в соревнованиях прототипов на солнечных батареях. В 2016 году вчерашние студенты открыли собственное дело: привлекли 20 млн евро инвестиций, взяли несколько грантов, наняли бывших инженеров из Tesla и Ferrari.
Результатом стал пятиместный лифтбек Lightyear One длиной свыше 5 м. Экстерьер причудлив: вытянутая корма, колпаки на задних арках, отсутствуют боковые зеркала и дверные ручки. Коэффициент аэродинамического сопротивления Сх равняется всего 0,20. Размеры немаленькие — 5057х1426х1898 мм. Объем багажника 780/1701 л.
В движение Lightyear One приводят четыре независимых электромотора: по одному на каждое колесо. Мощность покрыта тайной, как и емкость батареи, размещенной в днище. Ускорение до «сотни» характеризуется туманным «менее чем за десять секунд». Зато запас хода составляет рекордные 725 км по стандарту WLTP. На капоте, крыше и багажнике размещены солнечные панели общей площадью в пять квадратных метров. Они способны генерировать до 12 км пробега в час. Производитель обещает до 40% «бесплатного» пробега в год.
Планируется выпустить 946 лифтбеков, которые будут реализованы в ЕС, Норвегии и Швейцарии. Начало поставок — конец 2021 года. Более сотни солнечных гибридов уже зарезервировано. Цена без учета налогов — 150 000 евро. В комплектации числятся беспроводная зарядка и возможность обновления программного обеспечения по воздуху.
Aptera
Легкий и аэродинамически продуманный солнечный трехколесник от американской компании Aptera Motors. Кузов трицикла изготовлен из легких композитных материалов и конопли, поэтому снаряженная масса варьируется от 816 до 998 кг. Аэродинамический коэффициент тянет на рекорд — 0,13. Места в салоне строго на двоих. Объем багажника — 708 л.
Трехколесник бывает с двумя типами привода. Базовая версия с двумя электромоторами, встроенными в колеса, имеет передний привод. Мощности в 100 кВт (136 л.с.) хватает на разгон до «сотни» за 5,5 секунды. Батарея емкостью 25 кВт•ч обеспечивает запас хода в 250 миль (402 км). Топовая версия оснащается тремя электродвигателями суммарной мощностью в 150 кВт (204 л.с.) и полным приводом. Разгон до «сотни» занимает 3,5 секунды, а максимальная скорость 177 км/ч. Запас хода — 1609 км.
Благодаря технологии с говорящим названием Never Charge Aptera не нуждается в подзарядке. Электромоторы заряжаются от интегрированной в кузов солнечной батареи. В ясные дни она добавляет к запасу хода еще 45 миль (72 км).
В списке опций значатся автопилот второго уровня.
Цены лежат в диапазоне от $25 900 до $46 900 в зависимости от дальности хода. Неудивительно, что первые 330 трициклов были раскуплены за сутки.
Sono Sion
Солнечный электрокар от немецкой фирмы Sono Motors сам заряжаться не умеет, зато больше похож на обычный автомобиль. Это пятиместный компактвэн (4290х1830х1670 мм) с дорожным просветом в 165 мм. Емкость багажника при сложенных сиденьях увеличивается с 650 до 1250 л. Снаряженная масса — 1400 кг.
Двигатель один — трехфазный синхронный электромотор с одноступенчатым редуктором мощностью 120 кВт (163 л.с., 270 Нм). Привод исключительно передний. Разгон до «сотни» занимает около 9 секунд. Максималка — скромные 140 км/ч. Литий-ионный аккумулятор емкостью 35 кВт·ч дает 255 км пробега на одной зарядке по циклу WLTP. Интегрированные в кузов солнечные панели добавляют еще 35 км пробега в сутки.
В конструкции, чтобы не задирать конечную цену (25 500 евро с учетом налогов), немало компромиссов. Подвеска сочетает передние стойки МакФерсон и торсионную балку на задней оси. Вариантов цвета не будет. Кузовные панели изготовлены из окрашенного в массе черного пластика.
Комплектация одна, но не бедная. Есть ESP, четыре подушки, тканевый салон, подогрев передних сидений, круиз-контроль, мультимедийная система с экраном на 10 дюймов, светодиодная оптика и cтальные 16-дюймовые колеса. Зелень на передней панели — натуральный мох. Он же используется в качестве воздушного фильтра в однозонном климат-контроле. Производство Sion начнется в следующем году в Швеции на бывшем заводе Saab.
Toyota Prius
Впервые солнечные батареи появились у Приуса еще в третьем поколении. Из-за малой площади они годились лишь для питания вентиляции салона во время парковки. Опция была доступна для внутреннего рынка. Следующим шагом стало внедрение для четвертого Prius в самой продвинутой версии Prime крыши Solar Roof. Эта опция предлагается для гибридов в Японии и Европе. Но толку от фотоэлектрических панелей на крыше, дающих около 180 Вт мощности, все равно немного. Их энергии хватает лишь для подзарядки вспомогательных устройств, причем только на стоянке.
Toyota продолжает работу в этом направлении. В 2019 году на дорогах Токио начал проходить испытания демокар Prius Solar Powered Drive. Он использует новые, более эффективные фотоэлектрические модули в виде пленки толщиной 0,03 мм, которой покрыты крыша, капот и дверь багажника вместе со стеклом. Солнечная батарея работает не только на стоянке, но и во время движения. Ожидаемая мощность в районе 860 Вт пойдет на увеличение запаса хода в режиме электротяги.
Hyundai Sonata Hybrid
Опциональную Solar Roof имеет также последнее поколение Sonata в недоступной на нашем рынке модификации Hybrid. Силовая установка седана состоит из 2,0-литрового «атмосферника» мощностью 152 л.с., тягового электромотора на 38 кВт и 6-ступенчатой гибридной трансмиссии. Суммарная мощность составляет 195 л.с. Средний расход топлива варьируется от 4,97 до 5,24 л/100 км в зависимости от размерности колес. На экономичность работает и солнечная батарея, расположенная на крыше. Она питает тяговый аккумулятор под задними сиденьями. В хорошую погоду Sonata может проехать на солнечной энергии не менее трех километров. Согласно подсчетам Hyundai, если гибрид будет ежедневно загорать на солнце по шесть часов, это даст 1300 бесплатных км в год. Стоимость солнечной крыши — от 1,2 млн вон ($10 700).
Фотобонус
