據(jù)彭博社引用的IDTechEx和TIME國際市場評(píng)估數(shù)據(jù),全球電動(dòng)汽車市場具有巨大的增長潛力,在2019年的價(jià)值超過1,600億美元。預(yù)計(jì)到2027年,市場將達(dá)到8,000億美元以上。為了加速這一增長,電動(dòng)汽車行業(yè)需要克服續(xù)航里程有限和依賴電網(wǎng)的雙重障礙。近10年來,許多汽車制造商和高科技出行公司一直在為汽車尋找替代能源,以擺脫化石燃料的束縛,并且將很多理念付諸實(shí)踐。
毋庸置疑,電動(dòng)車有著諸多優(yōu)點(diǎn),比燒化石能源的汽車對環(huán)境更友好,但仍然依賴于電能。電能可以來自各種可再生能源,其中利用太陽能發(fā)電在早前就已被證實(shí)為是一種可行方案。太陽能汽車可以一邊開車一邊充電,續(xù)航不設(shè)限,能夠解決里程焦慮以及充電是否便捷等一系列問題,成為許多人對新能源車的終極幻想。然而,獲取太陽能是一種可行的發(fā)電手段,但是“制造一輛太陽能汽車”的計(jì)劃并沒有被任何一個(gè)汽車制造商所重視。隨著荷蘭創(chuàng)業(yè)公司Lightyear研制的LightyearOne(光年一號(hào))問世,情況才有所改變。
Lightyear是從荷蘭埃因霍溫科技大學(xué)一群工程系學(xué)生組成的太陽能團(tuán)隊(duì)衍生出來的初創(chuàng)公司,他們此前利用Stella和StellaLux太陽能汽車參加了世界太陽能挑戰(zhàn)賽。據(jù)悉,此類汽車產(chǎn)生的能量比消費(fèi)的能量還多。贏得比賽之后,這群學(xué)生應(yīng)用為比賽打造太陽能汽車的經(jīng)驗(yàn),與LeasePlan車輛服務(wù)公司合作,經(jīng)過兩年半的清潔電力架構(gòu)開發(fā)后,推出了世界上目前最具空氣動(dòng)力學(xué)性能之一的LightyearOne。該車型由意大利汽車設(shè)計(jì)公司賓尼法利納前首席設(shè)計(jì)師羅威·維赫米斯赫“操刀”,為五座轎車,采用全輪驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng),可應(yīng)對崎嶇地面條件。流線型的設(shè)計(jì)使得其風(fēng)阻系數(shù)小于0.20Cd,成為目前風(fēng)阻系數(shù)最低的純電動(dòng)汽車之一。
首款太陽能電動(dòng)車Lightyear One
續(xù)航里程可達(dá)725公里
作為高科技出行創(chuàng)新者,Lightyear從一開始就將LightyearOne的設(shè)計(jì)定位成擁有太陽能電池板的插電式電動(dòng)車。最引人注目的是其車頂和引擎蓋由5平方米的集成太陽能電池板組成。為保護(hù)其免受損害,它由安全玻璃封裝起來,其堅(jiān)固性可以使成年人在上面行走也不會(huì)引起凹陷。每塊電池板都采用獨(dú)立設(shè)計(jì),電池芯在日光照射下獨(dú)立工作。這意味著即使一部分車頂位于陰影之下,其他電池板依然能高效地產(chǎn)生能量。
一般情況下,在電動(dòng)汽車車身上添加太陽能板是一件幾乎沒有任何意義的事情,因?yàn)榇蠖鄶?shù)車輛的重量都超過了兩噸,太陽能板很難產(chǎn)生足以驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)的電量。充其量只是在考慮適度的范圍內(nèi)擴(kuò)展行駛里程,無法提供足夠的電量來對電池進(jìn)行充電。根據(jù)全球輕型車測試規(guī)程(WLTP)的標(biāo)準(zhǔn)測量結(jié)果,LightyearOne滿電狀態(tài)下的續(xù)航里程可達(dá)725公里,超過了目前市場領(lǐng)先的特斯拉ModelS的595公里續(xù)航里程。此外,LightyearOne僅其頂部的太陽能電池板在夏季為電池所提供的能量就足以續(xù)航,不需要充電樁。據(jù)Lightyear介紹,LightyearOne能在10秒內(nèi)從0加速到100公里/小時(shí)。光伏電池每年可以產(chǎn)生足夠的能量,驅(qū)動(dòng)汽車行駛長達(dá)2萬公里。
LightyearOne配備的太陽能電池板不僅可以在汽車靜止時(shí)充電,同時(shí)也能在行駛時(shí)進(jìn)行充電。在4小時(shí)的駕駛過程中,能積累近50公里的額外電能。如果在旅程中駕駛員外出用餐,也會(huì)繼續(xù)通過太陽能車頂進(jìn)行充電。這意味著從太陽能電池板中產(chǎn)生的能量實(shí)際上比消耗得更多,旅程結(jié)束時(shí)可能會(huì)有比開始時(shí)更多的電量。LightyearOne太陽能電池的效率比傳統(tǒng)型號(hào)高出20%,能最大限度地提高了充電性能。雖然通過太陽能充電的方式獲得的里程數(shù)會(huì)因氣候和駕駛頻率等諸多因素而有所不同,但是Lightyear估計(jì),在經(jīng)常多云的荷蘭,一輛車平均每年行駛2萬公里將有40%左右的能量來自太陽能。
和 DSM 合作開發(fā)的電動(dòng)汽車太陽能車頂
雖然LightyearOne與一般認(rèn)知中的太陽能汽車不同,但實(shí)際上還是一款純電動(dòng)汽車,可以通過普通電動(dòng)汽車充電站進(jìn)行充電,電池系統(tǒng)可容納60千瓦的DC快速充電,充電一小時(shí)之后續(xù)航里程達(dá)到507公里。同時(shí),它還可以兼容標(biāo)準(zhǔn)230V插座充電,一小時(shí)增加400公里續(xù)航里程。它采用四門轎跑的造型,每個(gè)車輪都內(nèi)置小型定制電機(jī),有效減少了移動(dòng)時(shí)的能源浪費(fèi)。如果只是為了滿足日常通勤需要,在陽光燦爛的日子里,從太陽能車頂和引擎蓋可獲得一小時(shí)12公里的額外行駛距離,車主幾乎不用為車充電。
LightyearOne造型采用大流線型面,車身尺寸為5057/1898/1426mm,后輪拱采用少見的半隱藏式覆蓋。外形看上去光而圓潤,車頂?shù)姆稚羌兇鉃榱斯δ埽ㄌ柲茈姵夭贾茫┛紤]。內(nèi)飾設(shè)計(jì)給人一種溫馨的舒適感,太陽能的新動(dòng)力布局給了設(shè)計(jì)師探索新內(nèi)飾空間的可能性。車內(nèi)空間寬敞,能夠輕松容納5個(gè)成年人,貨物空間0.8立方米,折疊座椅后更可擴(kuò)展到1.7立方米,比大多數(shù)轎車的貨物空間都要大。
提升太陽能電池板效率
Lightyear清楚地認(rèn)識(shí)到,要想打造全太陽能車頂?shù)碾妱?dòng)車,達(dá)到全太陽能境界,關(guān)鍵在于大幅提升太陽能電池板的效率,同時(shí)減少車輛能源消耗,包括減重、減動(dòng)力、更好的空氣動(dòng)力設(shè)計(jì)等。不久前,Lightyear和荷蘭皇家帝斯曼集團(tuán)(DSM)簽署協(xié)議,旨在擴(kuò)大Lightyear獨(dú)特的太陽能車頂在電動(dòng)汽車市場的商業(yè)化規(guī)模,將太陽能屋頂集成到各種電動(dòng)汽車中,包括汽車,貨車和公共汽車,從而使用戶能夠直接用清潔能源為汽車充電。根據(jù)Lightyear和DSM的合作協(xié)議,Lightyear計(jì)劃部署更多測試車輛,安裝其自主研發(fā)的新型太陽能技術(shù),作為未來產(chǎn)品發(fā)展項(xiàng)目的一部分。
最近,Lightyear發(fā)布了特斯拉Model3和大眾CrafterLCV(輕型商用車)兩款“研究車輛”,以檢驗(yàn)運(yùn)用新型太陽能技術(shù)的LightyearOne的可靠性、耐用性、安全性和使用壽命。“研究車輛”在荷蘭東南部海爾蒙德市四處行駛,展示集成式太陽能電池板的附加價(jià)值,測試太陽能的發(fā)電量,提供有關(guān)太陽能電池板振動(dòng)沖擊、減震和防水等方面的真實(shí)數(shù)據(jù),這些對于確保LightyearOne以及其他采用該太陽能車頂車輛的未來發(fā)展至關(guān)重要。
以特斯拉Model3為例,Lightyear與DSM、Leaseplan(歐洲最大的汽車租賃和車隊(duì)管理提供商)以及Mijndomeinn(荷蘭域名管理公司)聯(lián)手,用Sunpower的Maxeon太陽能電池板將其原來車頂取而代之,開發(fā)出Model3的ResearchVehicle006。Maxeon太陽能電池板最好的發(fā)電效率大約是每平方米220W,差不多就是這部“研究車輛”使用的面積。如果全車頂都裝上太陽能電池板,大概可以到2平方米,換句話說,它每小時(shí)能產(chǎn)生的最高電量大約是440W。Model3行駛每公里需要消耗的電量大約是160W,如果這輛車在烈日直射下曝曬一小時(shí),可以幫助增加大概2.5公里的續(xù)航力。到今年年底,Ligthyear還將發(fā)布ResearchVehicle007,配備自己研發(fā)的太陽能、輪轂電機(jī)和電池技術(shù)。007在本地太陽能電動(dòng)汽車平臺(tái)上開發(fā),該平臺(tái)將優(yōu)化能源效率,以展示Lightyear的電池管理系統(tǒng)、輪轂電機(jī)、逆變器以及對常規(guī)EV平臺(tái)的改進(jìn)。
有趣的是,Ligthyear在Model3上安裝了太陽能系統(tǒng),而特斯拉此前差點(diǎn)也這么做了。2017年,特斯拉首席執(zhí)行官埃隆·馬斯克曾敦促特斯拉的工程師研究將太陽能電池集成到Model3車型上,但是最終結(jié)論是當(dāng)時(shí)那么做不值得。兩年后情況發(fā)生了變化,他在推出Cybertruck車型時(shí)表示,該款電動(dòng)皮卡將選配太陽能車頂,可以為每天的行駛里程延長24公里。除此之外,“可折疊的太陽能板翼”還能夠?qū)㈩~外的續(xù)航里程增加到每天48~64公里。“希望Cybertruck車型能自動(dòng)充電,這一充電性能無疑在很大程度上將取決于云層、樹木、白晝長度和汽車的方向。”馬斯克在Twitter上提到Cybertruck的太陽能充電功能時(shí)預(yù)測,“相信如果定價(jià)合理,隨著太陽能續(xù)航里程提升,電動(dòng)皮卡會(huì)成為許多駕駛者考慮的選擇。”
推動(dòng)太陽能車頂?shù)膽?yīng)用
給特斯拉 Model 3 安裝 Sunpower 的 Maxeon 太陽能電池板
Lightyear和DSM正在合作評(píng)估市場,首先是針對汽車和公共交通領(lǐng)域的客戶進(jìn)行試點(diǎn)項(xiàng)目。“充電是最困擾電動(dòng)車主們的問題之一,不少人都?jí)粝脒^在車頂安裝太陽能板來發(fā)電,提供給車輛使用,達(dá)成能源永續(xù)。”Lightyear戰(zhàn)略總監(jiān)和聯(lián)合創(chuàng)始人馬丁?拉默斯展望道,“通過與DSM的合作,能擴(kuò)大太陽能技術(shù)的可獲得性,加快電動(dòng)汽車的大規(guī)模普及,徹底改變?nèi)藗兊穆眯蟹绞健!?/span>
LightyearOne通過與全球晶硅組件龍頭企業(yè)SunPower達(dá)成戰(zhàn)略合作,將其Maxeon太陽能電池集成到DSM的“導(dǎo)電背板”技術(shù)中,在覆蓋性、耐用性和安全性三個(gè)方面實(shí)現(xiàn)了“無縫和美學(xué)整合”。多年來,DSM一直致力于提高背接觸式光伏太陽能組件的功率、可靠性、耐用性和成本效益。這種安裝在光伏組件上的特殊背板可100%回收,比同類傳統(tǒng)背板碳足跡降低了30%,同時(shí)能實(shí)現(xiàn)最佳的防護(hù)效果和長期功率增益。
“導(dǎo)電背板”是太陽能車頂?shù)闹匾M成部分,背接觸技術(shù)具有太陽能電池背面的所有電觸點(diǎn),使太陽能電池的所有連接都可放置在太陽能發(fā)電模塊的背面,從而給模塊正面創(chuàng)造最大空間,每一厘米都可用于捕獲陽光太陽光。與此同時(shí)有助于減少車輛的電力損耗(電池到模塊),使功率輸出提高了3%。它還具有附加的優(yōu)勢,可以為具有美學(xué)吸引力的時(shí)尚天窗做出貢獻(xiàn)。
“通過加強(qiáng)與Lightyear的合作,我們正在為‘無損’高功率背接點(diǎn)技術(shù)創(chuàng)造一個(gè)全新的市場——有可能改變清潔移動(dòng)的面貌,并對氣候變化產(chǎn)生重大影響。”DSM先進(jìn)太陽能副總裁帕斯卡爾表示,“我們期待把十多年來在太陽能領(lǐng)域的市場和科學(xué)領(lǐng)導(dǎo)地位帶到這次合作中,DSM的目標(biāo)很簡單:讓清潔的太陽能成為現(xiàn)實(shí)。”
“Lightyear目前正在對LightyearOne進(jìn)行優(yōu)化,未來預(yù)計(jì)將生產(chǎn)946臺(tái)。已預(yù)售超過100臺(tái),首批量產(chǎn)車最早將在2021年交付給買家。”Lightyear的首席執(zhí)行長兼聯(lián)合創(chuàng)始人萊克斯?霍夫斯魯特解釋說,“除了預(yù)售價(jià)11.9萬歐元,LightyearOne的起始價(jià)定在14.9萬歐元。未來將大幅降低下一代太陽能車開發(fā)計(jì)劃的采購價(jià)格,且未來的車型將提供給自駕和共享車隊(duì),所以成本可分?jǐn)偨o大量買家。結(jié)合車輛的低營運(yùn)成本,我們的目標(biāo)是透過每公里的低廉價(jià)格提供優(yōu)質(zhì)的移動(dòng)性。”