Cuando escribes sobre coches eléctricos, tarde o temprano obtienes que pregunta: ¿Por qué no podemos colocar un montón de paneles solares en un vehículo eléctrico y disfrutar de una autonomía casi ilimitada? ¿Hacia dónde van los coches solares? La respuesta invertida es: «Porque la física». La verdadera respuesta es que las celdas solares de hoy en día simplemente no pueden generar suficiente energía lo suficientemente rápido para alimentar un vehículo en el espacio limitado de su superficie. (También, ¿nubes? ¿Y polvo?)
Pero es razonable preguntarse cuándo una mejor tecnología fotovoltaica podría generar células solares que podrían parcialmente alimentar un automóvil, o al menos agregar un rango de batería significativo a un EV que también tiene un puerto de carga convencional. Ese momento ya ha llegado; este verano, conduje un prototipo de preproducción del sedán Lightyear 0, anunciado como el primer “automóvil eléctrico solar” del mundo por la startup holandesa responsable del mismo.
La experiencia demostró que puede impulsar un vehículo de pasajeros de 3,500 libras únicamente (y lentamente) a través de la luz solar, aunque todavía hay una serie de problemas por resolver, y la tecnología aún tiene mucho camino por recorrer antes de que pueda aplicarse a los SUV y camiones más grandes que constituyen una proporción cada vez mayor de las ventas en América del Norte.
Estudiantes flacos en mesas de billar sobre ruedas
Los paneles solares han aparecido en los automóviles eléctricos durante más de una década, comenzando con el Toyota Prius 2010 y su “techo corredizo solar” que alimentaba los ventiladores para sacar el aire caliente de la cabina. Pero específicamente, es el World Solar Challenge en Australia lo que inspiró a la startup de automóviles holandesa Lightyear. Desde 1987, los 15 desafíos realizados hasta el momento requirieron que los equipos compitieran para construir vehículos con ruedas para cubrir 3000 km (1864 millas) de carreteras soleadas del interior de Australia, utilizando solo la energía que obtienen del abundante sol para la propulsión.
Los primeros participantes a menudo tenían tres ruedas, con más de unas pocas mesas de billar cubiertas con células solares. Por lo general, los pilotaba el estudiante más delgado y liviano del equipo que colgaba debajo. En 2013, el Desafío agregó una clase «Cruiser» a la categoría ilimitada de monoplazas, con la idea de trabajar para lograr un vehículo solar seguro, idealmente legal en la carretera, con múltiples asientos. Lightyear fue fundada en 2016 por cinco miembros de un equipo Challenge de la Universidad Tecnológica de Eindhoven, y los autos «Stella» de cuatro y cinco asientos que han construido han ganado esa clase en los cuatro eventos realizados hasta el momento.
Ese trabajo condujo directamente al Lightyear 0 que conduje, que según la compañía comenzará a producirse antes de finales de este año. (Hasta que se reveló el 9 de junio, la compañía llamó a su primer automóvil de producción Lightyear 1. Ahora es 0, aunque el próximo sigue siendo Lightyear 2… ¿entendido?)
Apareciendo únicamente en energía solar
Mi primera vista del diseño final se produjo al final de la tarde, mientras los dos prototipos avanzaban tranquilamente por el largo camino que conducía a la sede en el sur de España. Se eligió su velocidad, quizás 20 mph, para mantener la energía que usaban aproximadamente igual a la energía generada en tiempo real por los cinco metros cuadrados (54 pies cuadrados) de paneles solares en el techo, el capó y la puerta levadiza. Si bien ningún Lightyear puede alcanzar velocidades de carretera solo con energía solar, sigue siendo un truco impresionante impulsar un vehículo de 3,500 libras completamente del sol a cualquier velocidad.
Condujimos un prototipo de Lightyear 0 a través del campo soleado de la región de Navarra en España durante unos 20 minutos, recorriendo 20 kilómetros (12 millas). El viaje no tuvo tiempo de autopista y en su mayoría cubrió caminos rurales de dos carriles, con un bucle a través de un pequeño pueblo.
Entrar en el automóvil bajo y elegante requirió una negociación cuidadosa para que este escritor de cinco pies y 11 pulgadas pasara la cabeza más allá del pilar del parabrisas muy inclinado. Una vez dentro, los asientos resultaron sorprendentemente cómodos y perfectamente reforzados para mi figura. Me advirtieron que los dos prototipos de Lightyear 0 de preproducción no tenían calibraciones finales para su dirección o mapeo del acelerador.
El resultado fue un sedán eléctrico suave y pesado con una sensación de acelerador lineal, lo que subrayaba su relativa lentitud. Los ejecutivos de Lightyear dijeron que el tiempo de aceleración de cero a 62 mph fue de unos 10 segundos, pero que esperaban que el ajuste final del motor ofreciera alrededor de un 10 por ciento más de torque con la misma eficiencia.
Más importante era el aspecto solar. La aplicación en tiempo real del automóvil mostró una producción solar de 492 y 673 vatios de los dos automóviles alrededor del mediodía. Su tasa máxima de carga solar es de poco más de un kilovatio, dijo Lightyear. Eso puede sumar hasta 70 km (43 millas) en el día más soleado del año y hasta 11 000 km (6 840 millas) durante un año completo. Para un conductor europeo con un promedio de 35 km (22 millas) por día, el sol podría extender los intervalos de recarga hasta dos meses en un entorno nublado como los Países Bajos. En un lugar soleado como Portugal (¿o Arizona, tal vez?), ese intervalo entre recargas puede durar hasta siete meses.
Del Tesla Roadster al Lightyear 0
Puedes pensar en el 0 de Lightyear como un equivalente al Tesla Roadster original. Es un EV de prueba de concepto, construido en cantidades reducidas por un fabricante contratado, para demostrar que una nueva tecnología realmente puede funcionar. Para Tesla, el Roadster mostró que un paquete de baterías de alta capacidad con miles de celdas de iones de litio de consumo podría impulsar un automóvil eléctrico de alto rendimiento notable, en un momento en que los vehículos eléctricos se consideraban en gran medida carros de golf glorificados. Durante cinco años, Tesla fabricó solo 2600 Roadster y su precio final comenzó en 109 000 dólares.
Lightyear planea vender sólo 946 0s, porque 9,46 billones de kilómetros es la distancia que recorre la luz en un año, por ejemplo, un año luz, al precio sustancial de 250.000 euros (249.200 dólares estadounidenses). Serán fabricados en Finlandia por Valmet, un fabricante por contrato que ha construido, entre otros, Porsche Boxsters y el sedán de lujo eléctrico de rango extendido original Fisker Karma. Los 81 millones de euros (79,3 millones de dólares) de financiación que anunció a principios de septiembre deberían permitir a la empresa poner el 0 en producción.
El Lightyear 2, que según la empresa llegará a finales de 2024 o principios de 2025 a un precio de 30.000 euros (29.400 dólares), será el modelo de volumen de la empresa, similar al Tesla Model S que entró en producción en 2012, cuatro años después del lanzamiento. Llegó el Tesla Roadster. Pero incluso Tesla no intentó reducir su precio por un factor de 10, por lo que Lightyear se ha fijado un objetivo agresivo.
El CEO y cofundador Lex Hoefsloots dijo que el segundo vehículo será un crossover compacto similar a un Model Y. En particular, no negó la sugerencia de que probablemente tendría que construirse con acero estampado, en lugar de la fibra de carbono colocada a mano. del Lightyear 0. Están apostando a que las baterías probablemente sean más baratas para 2025 y las células fotovoltaicas sean más eficientes. Hoefsloots y otros ejecutivos se negaron a decir nada más sobre Lightyear 2, y señalaron que la compañía aún estaba estudiando los requisitos de los clientes para dicho vehículo tanto en Europa como en América del Norte.
mayor de tres
Lightyear no es la única compañía que planea lanzar un vehículo solar al mercado, pero es la más ambiciosa, simplemente porque su vehículo es el más grande: un sedán mediano de cuatro puertas.
En el otro extremo de la escala está el reinicio de una startup de los Estados Unidos que creó un prototipo del auto eléctrico ultraeficiente Aptera 2e de dos asientos y tres ruedas en 2008 y 2009. Parecía nada más que una cabina Cessna. sans alas y atrajo una gran cantidad de atención. La versión uno de Aptera cerró en diciembre de 2011 mientras desarrollaba un vehículo de cuatro ruedas en medio de la agitación de la administración y la Gran Recesión.
Ahora, los fundadores originales han traído de vuelta a Aptera, con un sistema de propulsión eléctrico a batería que supuestamente proporciona hasta 1,000 millas de alcance desde la mayor (100 kWh) de las cuatro capacidades de batería, alimentando dos o tres motores de rueda de 50 kW (67 caballos de fuerza). . El último Aptera tiene tres metros cuadrados (32 pies cuadrados) de células solares en sus superficies no verticales, que según dice generan hasta 0,7 kilovatios. Dice que agregarán hasta 4 kWh por día, dependiendo de la ubicación geográfica. El vehículo ultra aerodinámico y muy ligero alcanza hasta 10 millas por kWh, por lo que las células solares pueden sumar hasta 40 millas por día en las condiciones adecuadas.
Con 26.000 reservas en mano, dijo la empresa la unidad, “Nuestro objetivo es entregar un vehículo listo para la producción a fines de 2022 y avanzar rápidamente en 2023”. Sus primeras entregas serán de una versión de tracción delantera de 400 millas. Aptera dice, quizás con optimismo, que espera escalar la producción a una tasa de 10,000 vehículos al año para fines de 2022.
Entre el elegante Lightyear y el sorprendente Aptera se encuentra Sono Sion, otra startup europea que busca un uso ultraeficiente de cada electrón. Su vehículo es un hatchback pequeño y vertical del tipo que se ve en las ciudades europeas, pero no tanto en los EE. UU.
Sono Motors no tiene planes de vender el Sion en América del Norte, pero este otoño dijo que recibió 20.000 reservas para el automóvil, a un precio anunciado de 29.900 euros (29.300 dólares). Espera construir 250.000 de ellos en siete años.
Celdas fotovoltaicas y celdas de batería
Las celdas fotovoltaicas han estado con nosotros durante muchas décadas, comenzando con su uso en satélites espaciales antes de 1960. Su eficiencia ha aumentado de manera constante hasta el punto de que ahora se producen en masa (principalmente en China) y pueden ser utilizadas tanto por propietarios de viviendas individuales para la generación in situ ya escala de servicios públicos en campos de cientos de acres. Todavía es un proyecto de cinco cifras para cubrir el techo de su casa con células solares, pero esa instalación produce mucha más electricidad que hace 10 o 20 años.
El desarrollo de la tecnología de la energía fotovoltaica sería un artículo separado (este es un buen manual), pero el punto importante a saber es que las células solares basadas en silicio de hoy en día convierten del 19 al 23 por ciento de la energía solar. El máximo teórico de esas celdas no supera el 28 por ciento, debido a las limitaciones en las longitudes de onda que pueden absorber.
Superar eso requiere nuevos tipos de células fotovoltaicas, incluidas las hechas de materiales orgánicos flexibles. El equipo solar de Lightyear señaló que las células solares de perovskita podrían aumentar esa tasa de conversión al 29 o 30 por ciento, elevando automáticamente la energía producida por área en una cuarta parte o más. Dada la urgencia de la transición de la generación eléctrica a fuentes renovables y sin emisiones de carbono, podemos esperar una generosa financiación pública y privada para producir avances continuos en la eficiencia de las células solares y la reducción de costos.
La combinación de los dos debería crear un círculo virtuoso, en el que la posibilidad de que los automóviles se propulsen solos con la luz del sol se acerque cada vez más. Pero incluso si los automóviles solares ahora pueden cargar la batería de manera significativa en climas soleados, quedan dos desafíos.
¿En el carro? ¿O en un campo?
En primer lugar, los vehículos eléctricos siguen siendo caros y agregarles células solares solo exacerba el problema. El paquete de baterías de 60 kWh de Lightyear ahora puede ser promedio para el segmento de tamaño mediano, pero los vehículos eléctricos de producción aún no tienen un precio competitivo con sus equivalentes de motor de combustión. Es probable que las células solares y sus componentes electrónicos asociados agreguen otras cuatro cifras de costo al vehículo.
El segundo problema es que las células solares en la superficie de un vehículo aún no pueden producir suficiente energía para alimentarlo, y probablemente no lo harán en el corto plazo. Entonces, ¿por qué no simplemente colocar esas celdas solares en otro lugar: en su techo, en un campo o en un campo de generación solar a «escala de servicios públicos» de cientos o miles de acres de paneles solares baratos conectados entre sí?
A escala, inevitablemente será más rentable mantener las células solares estacionarias en lugar de atarlos a los automóviles cuyas baterías recargan. Entonces, ¿Lightyear muestra una tecnología poco práctica que tiene tanto que ver con la señalización de la virtud como con la eficiencia energética real? Ciertamente, los paneles solares de alto precio y bajo rendimiento en automóviles como Toyota Priuses y Fisker Karmas sugieren que ese es el caso.
Pero voy a esperar a Lightyear 2 antes de intentar responder esa pregunta. Porque si la compañía realmente puede vender un SUV para cuatro pasajeros que sea tan resbaladizo, tan eficiente y que pueda impulsarse a sí mismo al mismo grado del sol que su Zero, por $ 40,000, eso puede cambiar la ecuación.
Especialmente para aquellos conductores que no pueden conectarse en casa todas las noches.
John Voelcker editado Informes de coches ecológicos durante nueve años, publicando más de 12.000 artículos sobre híbridos, coches eléctricos y otros vehículos de emisiones bajas y cero y el ecosistema energético que los rodea. Su trabajo ha aparecido en medios impresos, en línea y de radio que incluyen cableado, Ciencia popular, Revisión técnica, Espectro IEEE y NPR‘s «Todas las cosas consideradas.»
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