Samochód na słońce coraz bliżej. Jest pierwszy egzemplarz

Amerykańska firma Aptera poinformowała, że ukończyła pierwszy pojazd z tzw. walidacyjnej linii montażowej. To wczesna linia produkcyjna, na której firma testuje proces składania samochodów i przygotowuje się do procedur certyfikacyjnych. Na tym etapie powstaje tylko niewielka liczba egzemplarzy.

„Ukończenie pierwszego pojazdu na naszej niskoseryjnej linii montażowej to ważne osiągnięcie dla całej firmy. Te pierwsze samochody posłużą do przeprowadzenia kluczowych testów i optymalizacji potrzebnych, abyśmy mogli sprzedawać pojazdy klientom” – mówi Steve Fambro, współzałożyciel i współdyrektor generalny Aptera. To jeden z twórców projektu rozwijanego od lat.

Zbudowane egzemplarze mają przejść serię testów technicznych. Obejmują one m.in. badania termiczne, testy skuteczności hamowania oraz testy destrukcyjne. Wszystko po to, aby sprawdzić bezpieczeństwo konstrukcji.

Ich celem jest uzyskanie wymaganych certyfikatów. Bez nich pojazd nie może trafić do sprzedaży. Proces ten jest obowiązkowy dla wszystkich nowych samochodów.

Aptera to startup z Kalifornii, który powstał w 2006 r., lecz w 2011 r. zbankrutował. Firma została reaktywowana w 2019 r. przez tych samych założycieli i od tego czasu rozwija projekt bardzo wydajnego energetycznie samochodu elektrycznego. To już druga próba wprowadzenia tej technologii na rynek.

Pojazd ma nietypową konstrukcję. To dwuosobowy samochód o trzech kołach i bardzo aerodynamicznej sylwetce. Wygląda bardziej jak pojazd z filmu science fiction niż typowe auto.

Karoseria została pokryta panelami słonecznymi. Mają one częściowo doładowywać akumulator podczas postoju lub jazdy. W założeniu energia ze słońca ma zmniejszyć potrzebę ładowania z sieci.

Konstrukcja wykorzystuje ultralekkie materiały, aby zmniejszyć zużycie energii. Dzięki temu większość energii elektrycznej zużywanej przez samochód ma być przeznaczona na napęd, a nie na pokonywanie oporu powietrza czy przemieszczanie ciężkiego nadwozia. Efektywność energetyczna jest tu kluczowym parametrem.

Według deklaracji firmy dostępne konfiguracje pojazdu mają oferować zasięg od 400 do 1600 kilometrów. Tak duży rozrzut wynika z różnych wersji baterii.

Panele słoneczne zamontowane na karoserii mogą w sprzyjających warunkach dostarczyć energii pozwalającej przejechać nawet 60 km dziennie. W praktyce zależy to jednak od pogody. Firma twierdzi, że otrzymała już prawie 50 tys. rezerwacji, które odpowiadają potencjalnej sprzedaży o wartości ponad 2 miliardów dolarów.

Choć idea samochodu zasilanego energią słońca pojawia się w projektach inżynierów od dziesięcioleci, jej realizacja jest trudna z powodów czysto fizycznych. Najważniejsze ograniczenia wynikają z ilości dostępnej energii.

Średnio na powierzchnię Ziemi trafia około 342 watów energii słonecznej na metr kwadratowy. To znacznie mniej, niż intuicyjnie mogłoby się wydawać. Nawet jeśli całe nadwozie samochodu pokryć panelami fotowoltaicznymi, powierzchnia zbierająca energię jest stosunkowo niewielka. Samochód po prostu nie ma miejsca na dużą instalację.

Typowy samochód ma około 9 do 10 metrów kwadratowych powierzchni, która mogłaby być skierowana ku słońcu. W idealnych warunkach oznacza to mniej więcej 3,4 kilowata energii docierającej do paneli. W rzeczywistości wartości są zwykle niższe.

Problem polega na tym, że współczesne panele słoneczne przekształcają w prąd zwykle tylko około 20 proc. energii słonecznej. W praktyce daje to około 600 do 700 watów mocy elektrycznej. To poziom mocy niewielkiego urządzenia domowego.

Dla porównania samochód elektryczny jadący z prędkością około 100 kilometrów na godzinę potrzebuje około 20 tys. watów mocy. Różnica jest więc ogromna.

Energia słoneczna zbierana przez pojazd wystarcza raczej do powolnego ładowania akumulatora niż do bezpośredniego napędzania samochodu. Dlatego większość koncepcji traktuje panele jako wsparcie dla baterii. To bardziej system pomocniczy niż główne źródło energii.

Kolejną przeszkodą jest zmienność warunków pogodowych. Ilość energii słonecznej zależy od pory dnia, pory roku, szerokości geograficznej i zachmurzenia. Różnice mogą być bardzo duże.

W wielu regionach świata samochód słoneczny przez znaczną część roku generowałby bardzo niewielkie ilości energii. Dotyczy to zwłaszcza krajów o umiarkowanym klimacie. Zimą produkcja energii byłaby minimalna. Nawet duże farmy fotowoltaiczne muszą uwzględniać dni pochmurne i okresy niskiego nasłonecznienia. Dlatego systemy energetyczne potrzebują magazynów energii. Podobny problem dotyczy pojazdów.

Samochód musi też działać w nocy. Oznacza to konieczność magazynowania energii w akumulatorach. Bez tego pojazd byłby bezużyteczny po zachodzie słońca. Te jednak zwiększają masę pojazdu. A cięższy samochód zużywa więcej energii do jazdy. To jedno z kluczowych wyzwań konstrukcyjnych.

To tworzy technologiczny paradoks: im więcej baterii potrzeba, aby magazynować energię ze słońca, tym więcej energii potrzeba do poruszania pojazdu. Inżynierowie starają się więc ograniczać masę pojazdu.

Najbardziej zaawansowane pojazdy słoneczne można zobaczyć nie na ulicach, lecz w zawodach inżynieryjnych. Jednym z najbardziej znanych jest World Solar Challenge w Australii. To wydarzenie organizowane co dwa lata.

Uczestnicy muszą przejechać około 3000 kilometrów między Darwin a Adelajdą. Trasa prowadzi przez australijski interior. Warunki są tam bardzo wymagające.

Startujące w nim pojazdy są projektowane wyłącznie pod kątem maksymalnej efektywności energetycznej. Mają ogromne powierzchnie paneli słonecznych. Wiele z nich przypomina raczej prototypy laboratoryjne niż samochody.

Często mieszczą tylko jednego kierowcę. Komfort i praktyczność nie są tam priorytetem. Liczy się przede wszystkim wydajność.

Tego typu projekty pokazują możliwości technologii. Jednocześnie pokazują też jej ograniczenia. Konstrukcja takich pojazdów jest zbyt ekstremalna, aby łatwo przenieść ją do codziennych samochodów.

Aptera próbuje obejść ograniczenia technologii dzięki bardzo aerodynamicznej konstrukcji i ograniczeniu masy pojazdu. Współczynnik oporu powietrza ma być znacznie niższy niż w typowych samochodach. To zmniejsza zużycie energii.

Firma twierdzi, że dzięki temu samochód zużywa znacznie mniej energii niż typowe auta elektryczne. To właśnie ma umożliwić sensowne wykorzystanie paneli słonecznych. Każdy wat energii staje się wtedy bardziej wartościowy.

„Te pojazdy reprezentują ogromny krok naprzód w stosunku do wszystkiego, co zbudowaliśmy wcześniej. Po raz pierwszy widzimy, jak może wyglądać przyszła linia produkcyjna” – mówi Chris Anthony, współdyrektor generalny firmy. To ważny moment w rozwoju projektu.

Jeśli testy zakończą się powodzeniem, firma planuje rozpocząć dostawy samochodów do klientów jeszcze pod koniec 2026 r. Będzie to pierwszy prawdziwy sprawdzian tej koncepcji. Wtedy okaże się, czy samochód słoneczny może wyjść poza fazę prototypów.