Πόσο μακριά μπορεί να φτάσει το ηλιακό αυτοκίνητο;

Η δυνατότητα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από τον Ήλιο δεν είναι κάτι καινούργιο και πρωτοφανές: το φωτοβολταϊκό φαινόμενο παρατηρήθηκε για πρώτη φορά το 1839 από τον Γάλλο φυσικό Edmund Becquerel στο σελήνιο (Se), που ως στοιχείο ανήκει στα μέταλλα. Μιλάμε για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος από δυο ημιαγώγιμα στρώματα του ίδιου ή διαφορετικών υλικών που βρίσκονται σε επαφή μεταξύ τους και συγκροτούν τα λεγόμενα φωτοβολταϊκά στοιχεία.

Η λειτουργία τους στηρίζεται στο ότι μέρος της ενέργειας της ηλιακής ακτινοβολίας που φτάνει στην επιφάνειά τους μετατρέπεται απευθείας σε ηλεκτρική ενέργεια. Και αν θέλετε να πάμε λίγο πιο βαθιά στη φυσική του φαινομένου, έχουμε φωτόνια (οι «φορείς» του φωτός) που εξαναγκάζουν τα ηλεκτρόνια του ημιαγωγού να μετακινηθούν με την ενέργεια που τους προσφέρουν, οπότε υπό τις κατάλληλες συνθήκες δημιουργείται μια ροή ηλεκτρονίων. Ωστόσο, ένα μεγάλο μέρος της ενέργειας που μεταφέρει το ηλιακό φως δεν μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια αλλά σε θερμική, ενώ ένα άλλο απλώς ανακλάται και χάνεται.

Φωτοβολταϊκά στοιχεία από πυρίτιο (Si) – το υλικό που τελικά έχει επικρατήσει - έκαναν για πρώτη φορά την εμφάνισή τους το 1956 και χρησιμοποιήθηκαν ευρέως για την τροφοδοσία δορυφόρων και άλλων διαστημοσυσκευών, καθώς, επίσης, και των κατά καιρούς διαστημικών σταθμών. Σήμερα οι εγκαταστάσεις φωτοβολταϊκών πάρκων συνδεδεμένων με το ηλεκτρικό δίκτυο δεν αποτελούν αξιοθέατο, παρά το εγγενές μειονέκτημα της μεγάλης έκτασης που απαιτούν για την παραγωγή υπολογίσιμης ποσότητας ενέργειας.

Αυτό το χαρακτηριστικό, σε συνδυασμό με το γεγονός ότι η ηλιοφάνεια δεν είναι πάντα δεδομένη, εξηγεί εν μέρει και το γιατί το αυτοκίνητο δεν έχει ακόμα αξιοποιήσει τον ήλιο ως αποκλειστική πηγή ενέργειας για την κίνησή του. Ωστόσο, σήμερα βλέπουμε να γίνονται απόπειρες για να καταφέρει επιτέλους το ηλιακό αυτοκίνητο να μπει στην αγορά. Το οποίο εξ ορισμού περιλαμβάνεται στα με την ευρύτερη έννοια ηλεκτρικά αυτοκίνητα, καθώς όχι μόνο κινείται αποκλειστικά από ηλεκτροκινητήρα, αλλά διαθέτει και μπαταρίες για την αποθήκευση της ενέργειας που συλλέγουν τα φωτοβολταϊκά panels με τα οποία είναι εφοδιασμένο. Ενώ επιπλέον διαθέτει και δυνατότητα φόρτισης με σύνδεση στο ηλεκτρικό δίκτυο.

Η περίπτωση της Aptera

Η καλιφορνέζικη Aptera Motors, δημιουργός του πλέον πολυσυζητημένου ηλιακού οχήματος στον κόσμο, έκανε την εμφάνισή της στα μέσα της δεκαετίας του 2000, ενώ γύρω στο 2009 παρουσίασε και το πρώτο της πρωτότυπο. Όμως, δεν επρόκειτο να γραφτεί τότε η πρώτη σελίδα στην ιστορία της ευρείας διάθεσης στην αγορά ενός ηλιακού αυτοκινήτου, καθώς η αδυναμία εξεύρεσης επενδυτών οδήγησε στο κλείσιμο της εταιρείας. Ωστόσο, φαίνεται ότι η Aptera δεν είχε πει την τελευταία της λέξη και κατάφερε να επαναλειτουργήσει όταν τρεις από τους ιδρυτές της αγόρασαν τα σχετικά πνευματικά δικαιώματα και ξεκίνησαν μια εκστρατεία crowdfunding (αναζήτησης επενδυτών μεταξύ των απλών ανθρώπων) για να συγκεντρώσουν χρήματα για την παραγωγή του ανανεωμένου πλέον μοντέλου της. Φαίνεται, λοιπόν, ότι τώρα όλα είναι έτοιμα, ώστε μέσα στο 2022 να αρχίσουν οι παραδόσεις στους πρώτους πελάτες της εταιρείας. Η τιμή θα κυμαίνεται μεταξύ 25.900 και 46.900 δολαρίων.

17.600 ηλιακά χιλιόμετρα τον χρόνο

Το νέο – σταθερά διθέσιο, τρίτροχο και «αεροδυναμικό» - Aptera διαθέτει ηλεκτροκινητήρες ενσωματωμένους στις πλήμνες των τροχών, με ονομαστική ισχύ 50 kW (67 ίππους) ο καθένας και θα προσφέρεται σε εκδόσεις με κίνηση είτε μόνο στους εμπρός τροχούς, είτε και στους τρεις τροχούς. Στοιχείο που μας επιτρέπει, πριν πούμε οτιδήποτε για περιβάλλον και ρύπους, να αναφερθούμε στις επιδόσεις αυτού του ασυνήθιστης εμφάνισης μοντέλου, που στην περίπτωση της προσθιοκίνητης έκδοσης χρειάζεται μόνο 5,5’’ για τα 0-96 km/h (0-60 mph) αφήνοντας την «τρικίνητη» να μπαίνει στα χωράφια των supercars με μόνο 3,5 sec για την ίδια επιτάχυνση!

Το Aptera θα προσφέρεται με τη δυνατότητα επιλογής μπαταρίας, με χωρητικότητα 25kWh, 40kWh, 60kWh και 100 kWh, για αυτονομία, αντίστοιχα, 400, 640, 960 ή 1.600 km – με την τελευταία να αποτελεί οπωσδήποτε μια επίδοση ρεκόρ. Βλέπετε, η κατανάλωση ενέργειας, σύμφωνα πάντα με την εταιρία, περιορίζεται στα εντυπωσιακά 6,2 kWh/100 km, όταν τα «κανονικά» - τετραθέσια και πενταθέσια - ηλεκτρικά αυτοκίνητα της αγοράς έχουν σχεδόν τριπλάσια κατανάλωση. Σε αυτό, τον δικό του ρόλο παίζει το γεγονός ότι το βάρος του Aptera περιορίζεται στα 700 kg, καθώς είναι κατασκευασμένο από ελαφρά, σύνθετα υλικά που είναι αρκετές φορές ισχυρότερα από το ατσάλι, ενώ το μοναδικό σχήμα του αμαξώματος του επιτρέπει να «γλιστρά» στον αέρα με έναν άκρως εντυπωσιακό συντελεστή οπισθέλκουσας (Cd) 0,13.

Το ενσωματωμένο ηλιακό πάνελ μπορεί να διαμορφωθεί ώστε να παρέχει αυτονομία έως και 72 km την ημέρα, με 180 αποδοτικά φωτοβολταϊκά στοιχεία που καλύπτουν επιφάνεια 3 τετραγωνικών μέτρων και είναι ενσωματωμένα στη δομή του αμαξώματος. Γεγονός, που θεωρητικά τουλάχιστον, καθιστά το Aptera το πρώτο όχημα που μπορεί να καλύψει τις περισσότερες καθημερινές ανάγκες μετακίνησης του ιδιοκτήτη του αποκλειστικά με ηλιακή ενέργεια. Έχοντας, μάλιστα, έδρα της την υψηλής ηλιοφάνειας πολιτεία της Καλιφόρνιας, η Aptera Motors θεωρεί ότι ο ιδιοκτήτης ενδέχεται – για μεγάλα διαστήματα - να μη χρειάζεται καν φόρτιση με σύνδεση στο δίκτυο, ενώ προς επιβεβαίωση του ισχυρισμού αυτού παραθέτει σχετικούς υπολογισμούς στην ιστοσελίδα της.

Ο συνιδρυτής της εταιρείας Chris Anthony δηλώνει, μάλιστα, ότι «Με την τεχνολογία Never Charge της Aptera, οδηγείτε με τη δύναμη του ήλιου. Το ενσωματωμένο ηλιακό πάνελ διατηρεί την μπαταρία σας γεμάτη και οπουδήποτε θέλετε να πάτε, απλά πηγαίνετε». Κάθε Aptera, λοιπόν, έχει σχεδιαστεί ώστε να συλλέγει αρκετό ηλιακό φως για να μπορεί να κινηθεί για πάνω από 11.000 μίλια (17.600 km) ετησίως στις περισσότερες περιοχές των ΗΠΑ. Το μήκος του Aptera φτάνει στα 4,36 m, το πλάτος στα 2,23 m και το ύψος στο 1,44 m, ενώ σε αντιστάθμισμα της ύπαρξης δύο μόνο θέσεων για επιβάτες (και για ένα κατοικίδιο!) προσφέρεται ένα μεγάλο πορτμπαγκάζ 708 λίτρων.

Lightyear One

Τη δική της ηλιακή πρόταση προσπαθεί να φέρει στην αγορά η νεοφυής ολλανδική εταιρεία Lightyear. Το Lightyear One είναι πενταθέσιο και σημαντικά μεγαλύτερο από το Aptera (ΜxΠxΥ: 5.057 x 1.898 x 1.426 mm), ενώ διαθέτει κίνηση και στους τέσσερις τροχούς υιοθετώντας - και αυτό – τη λύση των ενσωματωμένων στις πλήμνες των τροχών ηλεκτροκινητήρων. Μια διάταξη που εξαλείφει την ανάγκη συστήματος μετάδοσης και δημιουργεί χώρο για μεγαλύτερη μπαταρία. Διαθέτει αυτονομία που φτάνει τα 725 km στον κύκλο WLTP, χάρη βεβαίως στην μπαταρία που διαθέτει - γιατί επί της ουσίας, όπως και στην περίπτωση του Aptera, έχουμε να κάνουμε με ένα ηλεκτρικό όχημα μπαταρίας που τροφοδοτείται - και - από τον Ήλιο. Σημαντικό ρόλο στην τελική διαμόρφωση της αυτονομίας παίζει και η βελτιστοποίηση της δομής του αυτοκινήτου, που είναι κατασκευασμένο από αλουμίνιο και ανθρακονήματα.

Το One υπόσχεται να καλύψει το 70% έως 90% των μετακινήσεων του ιδιοκτήτη του με τη βοήθεια των βελτιστοποιημένων φωτοβολταϊκών στοιχείων με τα οποία καλύπτεται μέρος του αμαξώματός του, «παρακάμπτοντας» το ηλεκτρικό δίκτυο. Τα εν λόγω στοιχεία καλύπτονται από ειδικό γυαλί ασφαλείας, ώστε να μπορεί ακόμα και ένας ενήλικος να περπατήσει επάνω στην οροφή, χωρίς αυτά να υποστούν ζημιά. Η συνεργασία της Lightyear με τη Royal DSM είχε ως αποτέλεσμα αύξηση κατά 3%της απόδοσης του πάνελ της οροφής, καθώς τα φωτοβολταϊκά στοιχεία είναι τοποθετημένα με τέτοιο τρόπο, ώστε οι μεταξύ τους συνδέσεις να βρίσκονται στο πίσω μέρος τους, αφήνοντας μεγαλύτερη επιφάνεια ελεύθερη για τον Ήλιο. Κατ’ αυτόν τον τρόπο, η οροφή του One προσφέρει ηλεκτρική ισχύ 795 W που μπορεί με τη σειρά της να δώσει 12 χιλιόμετρα αυτονομίας μέσα σε μία ώρα ή, αξιοποιώντας την ηλιοφάνεια μιας ολόκληρης μέρας, κίνηση για 55 km με την ενέργεια του Ήλιου.

Σημειώστε ότι το «ηλιακό» ποσοστό κίνησης του Lightyear One προκύπτει με βάση μία παραδοχή σε σχέση με την απόσταση που διανύει καθημερινά ο μέσος οδηγός, αλλά και με βάση τις γεωγραφικές συντεταγμένες του τόπου κατοικίας του ιδιοκτήτη. Πέραν όμως της ηλιακής ενέργειας, το One μπορεί, επίσης, να φορτίσει τη μπαταρία του με ταχεία φόρτιση DC (έως 60 kW) αποκτώντας σε μια ώρα αυτονομία 570 km. Σημειώστε ότι οι υψηλές ταχύτητες δεν αποτελούν προτεραιότητα για το Lightyear One που χρειάζεται για τα 0-100 km/h περίπου 10 sec.

Ενώ είναι προφανές ότι δεν έχουμε να κάνουμε με ένα μοντέλο μαζικής παραγωγής και κατανάλωσης, αφού η Lightyear πρόκειται να κατασκευάσει μόνο 946 “Exclusive Edition” οχήματα με την τιμή να φτάνει στα 150.000 ευρώ. Hεταιρία ήδη δέχεται παραγγελίες για Ευρωπαϊκή Ένωση, Νορβηγία και Ελβετία, με τις παραδόσεις να έχουν προγραμματιστεί να ξεκινήσουν το καλοκαίρι του 2022.

SonoSion

Στην Ευρώπη, εκτός από την Lightyear, δραστηριοποιείται στον χώρο του ηλιακού αυτοκινήτου και η Sono, μια ανεξάρτητη startup που στηρίζεται σε έναν συνδυασμό ιδιωτικής χρηματοδότησης και crowd funding και σκοπεύει να αρχίσει τη συναρμολόγηση της δικής της πρότασης που ακούει στο όνομα Sion στο Trollhättan της Σουηδίας - στο παλαιό εργοστάσιο της Saab, το οποίο τώρα ανήκει στον κινεζικό όμιλο Evergrande.

Το Sono Sion προορίζεται για αστική χρήση και διαθέτει 248 φωτοβολταϊκά στοιχεία ενσωματωμένα στα πάνελ του αμαξώματος που είναι κατασκευασμένα από διαφανές πολυμερές υλικό. Η εταιρεία δηλώνει ότι αυτή η ηλιακή «εγκατάσταση» είναι σε θέση να προσφέρει σχεδόν 6.000 km ετησίως αποκλειστικά από τον ήλιο – κάτι που αντιστοιχεί σε ημερήσιο μέσο όρο περίπου 16 km ενώ υπό ιδανικές συνθήκες το Sion μπορεί να κινηθεί «ηλιακά» για 245 km εβδομαδιαίως.

Η μπαταρία λιθίου -φωσφορικού σιδήρου (LFP) που διαθέτει το Sion έχει χωρητικότητα 54 kWh προσφέρει αυτονομία άνω των 300 km και μπορεί να φορτιστεί πλήρως με σύνδεση σε wallbox σε πέντε ώρες ή με ταχεία φόρτιση DC στα 75 kW, οπότε μπορεί να φτάσει στο 80% της χωρητικότητάς της σε περίπου 35 λεπτά. Η Sono έχει ήδη λάβει περισσότερες από 13.000 προκαταβολές για το Sion, του οποίου η τιμή φτάνει sτα 28.500 ευρώ. Η παραγωγή αναμένεται να ξεκινήσει το 2023.

Sunnycyclist: μια προσπάθεια από την Κρήτη

To project L7eC ξεκίνησε το 2011 ως ένα φιλόδοξο σχέδιο για την παραγωγή ενός τρίκυκλου αρχικά οχήματος το οποίο θα μπορεί να κινείται αυτόνομα, χωρίς την ανάγκη υποδομών φόρτισης. Από το 2011 έως το 2018 αναπτύχθηκαν τρία πρωτότυπα. To νέο πρωτότυπο, του οποίου η εξέλιξη ξεκίνησε το 2019, θα είναι τετράτροχο και θα είναι έτοιμο το καλοκαίρι του 2022. Το project υλοποιείται με την υποστήριξη της Περιφέρειας Κρήτης.

Όπως, μάλιστα, μας βεβαιώνει η εταιρεία πρόκειται για «[…]το όχημα που μπορείς να ταξιδέψεις τον κόσμο αλλά και να κινείσαι στην πόλη χωρίς να μπει στην πρίζα». Το Islander(μετ. Νησιώτης) διαθέτει φωτοβολταϊκή οροφή ισχύος 180W που φορτίζει τη μπαταρία των 15Ah 48V σε λιγότερο από μία ηλιόλουστη μέρα.

World Solar Challenge

Αναζητώντας τα όρια της ηλιακής ενέργειας. Το World Solar Challenge συγκεντρώνει κάθε δύο χρόνια –αρχής γενομένης από το 1987- στην Αυστραλία τα φωτεινά μυαλά από όλο τον κόσμο σε μια προσπάθεια μετακίνησης των ορίων της τεχνολογικής καινοτομίας. Πρόκειται για την πιο σκληρή και γνωστή εκδήλωση ηλιακών αυτοκινήτου στον κόσμο, το Bridgestone World Solar Challenge παρέχει στις ομάδες την ευκαιρία να σχεδιάσουν και να κατασκευάσουν ένα όχημα που θα λειτουργεί κατά μήκος μιας διαδρομής 3.000 km από το Δαρβίνο στην Αδελαΐδα που τροφοδοτείται μόνο από την ενέργεια του ήλιου.

Εν κατακλείδι

Προφανώς τα πράγματα δεν είναι τόσο απλά για το ηλιακό αυτοκίνητο, που τελικά είναι μόνο εν μέρει ηλιακό, αφού η τροφοδοσία του ή των ηλεκτροκινητήρων του περνά πάντα μέσα από κάποια μπαταρία, στην οποία αποθηκεύεται, ούτως η άλλως, η ενέργεια που συλλέγεται από τα φωτοβολταϊκά στοιχεία του. Το ποσοστό των «ηλιακών» χιλιομέτρων εξαρτάται, όπως είπαμε προηγουμένως, από τα κλιματολογικά δεδομένα της εκάστοτε περιοχής. Αυτό είναι το στοιχείο που ενδέχεται να καταστήσει κάποιες ηλιακές προτάσεις εμπορικά βιώσιμες (όπως το Aptera), ενώ κάποιες άλλες, όπως το Lightyear One θα φαντάζουν μάλλον σαν ακριβό αξεσουάρ κάποιων ευκατάστατων οδηγών με ανεπτυγμένη οικολογική συνείδηση.