И если, глядя на дату, кто-то подумал, что эти солнечные гонки устраивают летом, то в Австралии на эти даты выпадает самая настоящая зима, то есть в этот раз результат стал намного более убедительным! Начиная с победы команды GM в первой гонке 1987 года, которая как раз и дала импульс к созданию концепции электромобиля 2.0, наблюдался устойчивый рост средней скорости. Если для первого раза достаточно было показать среднюю скорость 66,9 км/ч для победы в гонке и 44,5 км/ч для второго места, то с каждой следующей гонкой средняя скорость первой тройки победителей стабильно увеличивалась независимо от погодных условий. Однако, важно понимать – в гонках участвуют экспериментальные и достаточно дорогие прототипы, которые невозможно запустить в серию как автомобиль для дорог общего пользования.
Так что же мешает перенести достижения из этого конкретного спортивного мероприятия в сегмент массовых электромобилей?
Если бы мы рассуждали на эту тему лет 15 назад, когда ещё не существовало крупносерийных и коммерчески успешных моделей электромобилей, то на том этапе развития технологий аргументов против использования возобновляемой энергии было бы гораздо больше. Но в 2026 году, пожалуй, единственным серьёзным аргументом против использования солнечной энергии остаётся необходимость максимальной экономии прежде всего за счёт комфорта и, вероятно, немного меньшей пассивной безопасности водителя и его пассажиров. Если первые прототипы солнечных автомобилей были больше похожи на велосипеды с солнечной панелью, то нынешние гоночные экземпляры уже стали гораздо ближе к категории легковых автомобилей. Вот только и сама мировая автопромышленность эти 40 лет не стояла на месте. Уровень минимального допустимого комфорта легкового автомобиля возрос многократно. Речь прежде всего идёт о таких энергозатратных системах, как мультизональный климат-контроль и минимальная шумо-виброизоляция, которые уже по факту стали стандартным оснащением. Не будь этого в современном легковом автомобиле – можно было бы сэкономить больше половины получаемой от солнечных панелей энергии и направить её непосредственно на электропривод. Ещё одна важная причина – это безопасность. Сама по себе она энергию почти не потребляет, но возить с собой для защиты собственной жизни и здоровья крепкий и тяжёлый кузов – это достаточно энергозатратный процесс.
Сколько энергии солнца мы можем получить на широте Москвы?
Ведь далеко не каждый день в году солнечный, да и количество солнечной энергии, которая приходится на 1 квадратный метр горизонтальной поверхности земли, величина конечная – на широте Москвы средняя инсоляция составляет 2,8 кВтч энергии в день. При этом в декабре это будет 0,4 кВтч в день, а в июне 5,6 – в 14 раз больше. Можно заметить, что если добавить автоматическую систему слежения за солнцем, то средняя инсоляция 1 м2 увеличится до 3,4 кВтч, если избегать затенённых парковок, но в движении такая система точно работать не будет, так как создаст огромное аэродинамическое сопротивление. Таким образом реальная прибавка будет даже меньше расчётных 20%, поэтому этот вариант рассматривать не будем. Пусть максимальная площадь поверхности автомобиля, доступная для солнечной генерации, составит 10 м2. Тогда расчёт показывает, что в среднем в день мы бы могли запасать до 28 кВтч электроэнергии, если бы КПД солнечных панелей был близок к 100%. То есть потенциально от солнца мы получаем в цифрах энергии достаточно для 100 км пробега крупного и комфортного электромобиля каждый день или более 36000 км в год. На практике средний КПД солнечных панелей на рынке едва доходит до 25% и чуть больше 40% в перспективных лабораторных разработках. Итого за аксиому принимаем, что кузов крупного легкового электромобиля с сегодняшним уровнем развития технологий способен давать до 10 000 условно бесплатных километров пробега на широте Москвы с потенциальным апгрейдом до 15 000 км в ближайшие годы.
Сколько это стоит?
Исходя из современных требований к автомобилю, которые с каждым годом становятся всё выше, рост эффективности солнечных панелей не успевает обеспечить полную энергетическую независимость силовой установки среднестатистического электромобиля и, будем реалистами, не сможет её обеспечить в зимнее время с учётом наших региональных особенностей, когда в минимуме генерация падает в 14 раз относительно летнего максимума. Но кто откажется от бесплатного передвижения летом? Правда для этого придётся раскошелится на специальные гибкие солнечные панели с качественным защитным покрытием – если закупки будут оптовыми на уровне автопроизводителя, то это будет стоить порядка 10 000 за м2, а с учётом технологии интеграции их в кузовные панели и стоимости инвертора для зарядки батареи электромобиля от этих солнечных батарей – порядка 20 000 за м2. Таким образом наш автомобиль стал примерно на 200 000 рублей дороже в покупке. Исходя из средней стоимости энергии около 10р за кВтч – окупится эта затея только после генерации 20 000 кВтч энергии, то есть через 2 года при КПД панелей близкому к 100% или через 8 лет при среднем КПД панелей, доступных сейчас для массового производства. С таким раскладом самое время спросить: «Можно, а зачем?» И ответы на казалось бы риторический вопрос, как ни странно есть. Во-первых, из-за сочетания геополитических рисков стабильности поставок углеводородных энергоресурсов и взрывного роста потребностей в энергии строящихся гигантских датацентров для ещё более мощных моделей искусственного интеллекта, существуют серьёзные риски столкнуться с дефицитом электроэнергии у традиционных сетевых поставщиков и существенного роста её стоимости. Во-вторых, ещё задолго до сегодняшних энергетических проблем уже существовал устойчивый спрос на электромобили с солнечной генерацией на борту от энтузиастов и так называемых техногиков, количество и платежеспособность которых постоянно увеличивается. Существуют и другие важные причины, но даже этих уже как будто бы достаточно, чтобы запустить серийное производство солнцемобилей.
А что, если пересмотреть саму концепцию легкового транспорта и минимально допустимый уровень комфорта исходя из минимизации потребления энергии?
На сегодняшний день складывается на самом деле странная тенденция, когда автопроизводители всеми доступными средствами стимулируют рост аппетитов потребителей их продукции. Всё идёт к тому, что культовыми автомобилями 20х годов будут считаться роскошные гостиные на колёсах с массажными креслами, огромными экранами и обязательным наличием встроенного холодильника. Разумеется, эта комната на колёсах требует абсолютной шумоизоляции от звуков окружающего мира и неровностей дорожного полотна. Но что, если хоть кто-то решится вернуться к истокам автомобилей, когда прежде всего ценилась свобода передвижения и непосредственные ощущения от управления? Когда водитель по характеру вибрации руля понимал, какого качества покрытие находится под колёсами, а благодаря проходящим в салон звукам без труда строил в голове картину окружающего его трафика – мотоциклист приближается сзади слева, справа отчаянно пытается разогнаться большегруз и это всё без прожорливых систем дополненной реальности, сонаров и камер кругового обзора. Должно быть это по большей части задача маркетинга и нет ни одного физического закона, который запрещал бы людям преимущественно использовать энергию солнца для передвижения на автомобилях.
Так почему мы до сих пор этого не делаем? Или уже делаем?
В 2010 году, с выходом первого поколения Nissan Leaf, в его максимальной комплектации уже существовала солнечная панель. Правда она была очень маленькая, примерно в половину площади заднего спойлера. Её задача была не вырабатывать энергию для движения электромобиля, а экономить энергию высоковольтной батареи. Например, Tesla образца 2013 года без труда могла за месяц простоя израсходовать четверть от ёмкости огромной по тем временам батареи, вмещающей 85 кВтч – это, на минуточку, более 21 кВтч потерь – вся доступная ёмкость батареи для Nissan Leaf тех лет! Оптимизация Nissan позволяла минимизировать расход энергии в простое, а с добавлением солнечной батареи и вовсе исключить разряд основной батареи в летний период. Генерации хватало, чтобы автомобиль мог простоять без движения три месяца подряд и не потерять ни одного процента заряда из тяговой батареи! Таким образом сэкономленную энергию можно было использовать, чтобы бесплатно проезжать на 200 километров больше каждый летний месяц, чем на Tesla. Но главный профит был не в этом. Доводилось ли вам запускать Tesla, полностью разряженную от длительного простоя с небольшим остатком энергии в высоковольтной батарее? Поверьте – это увлекательное мероприятие потребует множества странных действий, которые вам совершенно точно не будет хотеться совершать, особенно если вы планировали вместо этого просто сесть в машину и доехать до ближайшей быстрой зарядки.
Взяв на вооружение эту идею, ранее продемонстрированную на крупносерийном Nissan Leaf, два перспективных стартапа решили возвести в абсолют пользу от солнечной панели на серийном электромобиле. Действительно, зачем ограничиваться только площадью спойлера? Ведь существует достаточно много потенциальных покупателей, которые готовы заплатить гораздо больше за уникальный электромобиль, который сможет накапливать пусть и немного, но всё-таки существенное количество солнечной энергии для того, чтобы проехать только за счёт неё несколько сотен километров. Так появились прототипы от Sono Motors и Lightyear – максимально бюджетное решение этой задачи и максимально высокотехнологичное соответственно.
История Sono Motors
Основатели Sono Motors утверждали, что начали работать над своим проектом с 2012 года, но в реальности первая модель на уровне компьютерной визуализации была представлена только в 2016 году. За год им удалось собрать более 2 миллионов евро через несколько краудфандинговых кампаний и начались работы по созданию прототипа.
.jpg)
К 2018 году прототип Sion от Sono Motors представлял из себя небольшой, но высокий электромобиль с гибкими солнечными панелями по всей площади кузова за исключением лобового и боковых стёкол и достаточно мощным электродвигателем на 163 л.с. и 290 Нм крутящего момента. Тяговая батарея ёмкостью 35 кВтч с номинальным запасом хода до 250 километров в идеальных погодных условиях могла за счёт солнечной генерации на борту увеличивать запас энергии в объёмах, достаточных для преодоления до 30 километров каждый день. Особенно интересной выглядела опция, позволяющая делиться накопленной энергией друг с другом. Например, если в семье два таких автомобиля, но каждый день используется только один, а другой выезжает только по выходным, то всю рабочую неделю первый может проезжать по 50 километров без подзарядок от сети. Sono Motors планировали продавать солнечный электромобиль по 16 000 евро (1,2 млн рублей по курсу тех лет), но так как литиевые батареи были достаточно дорогими в то время, то они не входили в озвученную цену. Предполагалось участие банка, который оформлял бы ежемесячную подписку на батарею стоимостью в пределах сотни евро. Такая схема финансирования в то время широко использовалась при продаже электромобилей Renault.
По мере продвижения проекта к серийному производству первым сдался банк, таким образом автомобиль сразу ощутимо подорожал до 25 500 евро. Несмотря на это в 2020 году Sono Motors смогли оформить 13000 предоплаченных предзаказов на Sion, что продемонстрировало устойчивый спрос и готовность потенциальных покупателей заплатить за уникальный электромобиль здесь и сейчас. Таким образом в их производственном плане для первой модели серийного солнцемобиля появилась внушительная цифра в 260 000 тысяч экземпляров, а под размещение производства даже удалось арендовать часть бывшего завода SAAB в Тролльхеттане, Швеция, который на тот момент уже как 8 лет полностью простаивал из-за банкротства. Таким образом основатели потратили на этом этапе уже порядка 14 миллионов евро, собранных через краудфандинг.
Чем занимались основатели последующие 3 года достоверной информации, к сожалению, нет, но имея как минимум 10 действующих прототипов, собранных вручную, они так и не смогли выпустить в продажу первую коммерческую партию солнечных электромобилей, собранную на автоматизированных литиях завода. Приток денежных средств по понятным причинам прекратился, и основная масса сотрудников в числе 300 человек в 2023 году была уволена. В результате реструктуризации основатели планировали выпускать новые продукты, например комплекты для обеспечения солнечной энергией автобусов и крупного коммерческого транспорта, но это нас уже интересует гораздо меньше.
История Lightyear
В 2018 году компания Lightyear, основанная трёхкратными победителями знаменитого австралийского состязания World Solar Challenge открыла свое производственное предприятие в автомобильном кампусе в Хелмонде, Нидерланды.
Их первый проект получил название Lightyear One — это первый электрический автомобиль со встроенными солнечными элементами, способный проезжать от 8000 до 10000 километров в год чисто на солнечной энергии в климате Нидерландов и до 20 000 километров в более солнечных регионах. Это крупный пятиместный хэтчбек с четырёхмоторным полным приводом, экстремально аэродинамичным кузовом и запасом хода до 800 километров.
Во время официальной презентации инженеры Lightyear показали автомобиль с длиной более 5 метров вживую и удивили не только солнечными панелями, но и результатами продувки прототипа в аэродинамической трубе – впечатляющие Сх менее 0,2. На старте продаж удалось реализовать первые 100 ещё несуществующих автомобилей на условиях полной предоплаты в объёме 119 тысяч евро, вторая партия из 500 экземпляров, которую планировалось произвести в 2023 году продавалась так же на условиях полной предоплаты.
В 2022 году прототип, сменивший название на Lightyear 0, был готов к производству. Создателям удалось сконструировать электромобиль, капот и крыша которого были покрыты солнечными панелями площадью 5 м2, под полом разместилась крупная тяговая батарея ёмкостью 60 кВтч с возможностью быстрой зарядки и всё это уместилось в 1575 кг снаряженной массы. Великолепный результат! Правда стоимость серийного автомобиля выросла практически в 2 раза и достигла внушительных 250 000 евро по предоплате за ещё непроизведённую машину с серийным номером от 600 до 946.
Кто знает, смогли бы первые покупатели получить в ноябре 2022 года свои предоплаченные 100 автомобилей, если бы нашлось достаточное количество новых покупателей, заплативших по 250 000 евро за Lightyear 0 из шестой сотни, но реальность распорядилась иначе. В 2023 году проект потерпел тотальную неудачу, так и не выйдя на серийное производство по причине провала продаж несуществующих автомобилей за космическую цену. Так же, как и в случае Sono Motors, всего было произведено порядка 10 действующих прототипов Lightyear, собранных вручную. История Lightyear закончилась так и не исполненным обещанием в будущем создать коммерчески успешный кроссовер Lightyear 2.
Получается, что несмотря на устойчивый спрос, на текущем этапе развития человечество ещё не способно создать коммерчески успешный электромобиль?
Если бы не существовало Aptera Motors, ответ был бы однозначным. Но по состоянию на сегодняшний день всё ещё жив самый первый американский стартап, пообещавший в 2005 создать серийный ультра-экономичный автомобиль для дорог общего пользования из трёхколёсного мотоцикла!
Aptera Motors наняла нескольких ветеранов отрасли в 2008 году для надзора за инжинирингом и производством, а также маркетингом. С самого старта им удалось получить 24 млн долларов от Google и Idealab под три одинаковых с виду концепта, отличавшихся только силовой установкой. Это были бензиновый гибрид, дизельный гибрид и электромобиль, все они расходовали невероятно маленькое количество энергии в эквиваленте менее 1 литра бензина на 100 км пути.
По состоянию на 2009 год в одной только Калифорнии уже существовало 4000 человек, которые были готовы приобрести их невероятно странное трёхколёсное средство передвижения, если бы оно тогда поступило в продажу. Но по причине трёх колёс возникало много проблем, даже Министерство энергетики отклонило заявку Aptera на получение кредита. Несмотря на сопротивление регуляторов, в 2010 стартап смог добиться изменения закона, который подразумевал обязательное наличие 4х колёс у транспортных средств, чтобы они попадали в класс автомобилей, и дополнительное финансирование было получено.
Когда в 2011 году потребовался ещё один кредит на 150 миллионов долларов для запуска серийного производства, Министерство энергетики отказало в выделении средств и произошло первое банкротство Aptera Motors.
Права на Aptera у кредиторов разделили китайские и американские инвесторы. И те и другие попытались перезапустить проект у себя на домашних рынках, представив практически тот же трёхколёсный двухместный обтекаемый автомобиль. Коэффициент лобового сопротивления Cx у этой конструкции составлял всего 0,15, что давало огромный потенциал для эффективного использования энергии в том числе и от дешевых бензиновых двигателей или гибридных силовых установок.
В 2019 году основатели Крис Энтони и Стив Фамбро смогли выкупить права на Aptera в США и перезапустили проект с целью сделать электромобиль с запасом хода 1600 км. В тот же ультралегкий кузов планировалось устанавливать батарею ёмкостью от 40 до 100 кВтч на выбор и от одного до трёх мотор-колёс суммарной мощностью до 201 л.с. в зависимости от требований покупателя к динамике. Расчетная масса в зависимости от комплектаций укладывалась в диапазон от 816 до 998 килограмм. По словам разработчиков им удалось добиться расход энергии на уровне 6,25 кВтч на 100 км в самой дальнобойной комплектации. Уже через год они смоги представить работающий прототип.
В 2020 году впервые была озвучена мысль, что Aptera с этим кузовом потенциально может делать солнцемобили, которые никогда не придётся заряжать, ведь простой заменой зеркал видеокамерами и незначительной оптимизацией аэродинамических кожухов удалось снизить Cx с впечатляющих 0,15 до практически невероятных 0,13.
В 2023 году на момент фактического банкротства двух основных стартапов по производству солнцемобилей из Европы американцы из Aptera почувствовали себя единственными, кому в ближайшем будущем суждено довести эту идею до серийного производства. Что важно – проблем с финансированием у Aptera на тот момент не было, грант от Калифорнийской энергетической комиссии в размере 21 млн долларов, а так же корпоративный заказ стоимостью 3,3 млн долларов на первую партию солнцемобилей позволили сосредоточится непосредственно на подготовке серийного производства и сертификации. На тот момент за право получить один из первых 2000 электромобилей Aptera Launch Edition требовалась предоплата всего в 10 000 долларов, а когда автомобиль будет готов, для его выкупа потребуется доплатить от 23 200 долларов США.
По состоянию на сегодняшний день крупносерийное производство Aptera всё ещё не запущено, но мелкосерийная сборка идёт полным ходом. Десятки прототипов проходят всевозможные испытания, а видеоблогеры уже снимают свои обзоры передвигаясь на них по дорогам общего пользования в США. Многие отмечают аскетичность внутреннего убранства и недостаточный акустический комфорт, но ещё надеются, что в серийном автомобиле станет лучше. Что касается энергоэффективности, соучредитель Aptera Стив Фамбро утверждает, что замеры на реальных дорогах показывают около 6 кВтч на 100 км пути. «То, что начиналось как расчеты Matlab, теперь воплощается в жизнь на дороге. Это будущее транспорта!» - говорит Стив.
Что будет дальше?
На самом деле Aptera далеко не единственная компания в мире, которая стремится к устойчивому развитию и осознанному потреблению. Да, основная ставка Китая в данным момент сделана на убедительное доказательство своего превосходства в автомобильной промышленности через избыточно роскошные и прожорливые электромобили, но это не говорит о том, что аналогичные проекты солнцемобилей и необходимые для их реализации исследования там никто не ведёт.
Что касается американцев, то, например, Марк Тарпеннинг, известный как сооснователь Tesla, в настоящее время инвестирует в стартап TELO Trucks. Компания TELO намерена запустить в производство небольшой электрический грузовик MT1, который по размерам не больше Mini, но при этом вмещает 5 взрослых или 2 человека и одновременно с ними груз шириной 1,52 м и длиной до 2,44 м. Благодаря максимальной энергоэффективности пикап способен проезжать более 400 км на одном заряде. Так как автомобилю требуется минимальное количество энергии для передвижения, то эффект от больших солнечных панелей, накрывающих пассажирский отсек и багажное отделение, должен быть более чем значителен. Вероятно, в солнечных регионах при условиях личного использования этот грузовичок сможет совершать поездки всё лето без подзарядки.
На дорогах США уже есть и огромные тягачи, на кабинах которых установлены серийные обтекатели с солнечными панелями от компании Vanair. Разумеется, на данном этапе эти солнечные панели никак не участвуют в непосредственном снабжении энергией двигателей, необходимых для передвижения грузовиков, но генерации уже достаточно, чтобы обеспечивать при заглушенном двигателе электроэнергией климатическую систему и электроприборы в просторной кабине американского дальнобойщика, которая по размерам может быть даже крупнее, чем некоторые столичные квартиры-студии. Это сокращает выбросы на холостом ходу, экономит существенное количество топлива и продлевает ресурс дорогого и мощного двигателя.
Невозможно отрицать тот факт, что мы живём неподалёку от огромного термоядерного реактора в виде Солнца, который присылает нам достаточное количество бесплатной энергии, чтобы уже сейчас покрывать значительную долю транспортных потребностей человечества, но только при условии, если мы все не будем стремиться каждый день ездить в домах на колёсах. Да, вероятно время солнцемобилей не наступит в этом десятилетии, так как есть ряд нерешенных проблем, главная из которых – низкий КПД солнечных панелей, но в этом направлении сосредоточены и главные перспективы, так как КПД преобразователей энергии и электрических силовых установок на данный момент намного ближе к 100%, чем у солнечных панелей. Значит есть большие просторы для дальнейшего совершенствования технологии фотовольтаики. Мы должны быть готовы к прорывам в этой области, соизмеримым с прорывами в области систем хранения электрической энергии, которые после достаточно медленного этапа накопления "критической массы" очень быстро сделали электромобили более привлекательными, чем ДВС автомобили в большинстве наших повседневных задач. Впрочем, в отличие от общего принятия уже состоявшегося превосходства электромобилей над ДВС, по вопросу перспектив солнечных электромобилей у нас в редакции ещё есть некоторые разногласия. По этому вопросу наш главный редактор Сергей Иванов чуть позже обязательно приведёт свои аргументы.
