Кузов как у космической ракеты
Идея создать солнцемобиль пришла в голову аспиранту Политеха Евгению Захлебаеву пару лет назад. Он учился на энергомашиностроительном факультете, полученные знания хотелось попробовать применить на практике.
— Началось все с того, что мы с другими студентами с нуля создали гоночный автомобиль для участия в студенческих соревнованиях, — рассказал Евгений Захлебаев. — У нас все получилось, поэтому решили замахнуться на еще более амбициозный проект — спроектировать и построить машину на солнечных панелях, ведь источники альтернативной энергии сейчас развиваются во всем мире. Мы собрали команду из студентов и аспирантов с разных факультетов Политеха — электромехаников, специалистов по аэродинамике, по прочности материалов, физиков и экономистов. Всего нас чуть больше 20 человек, причем каждого выбирали очень придирчиво. Сейчас молодежь немного аморфна и малоинициативна, а нам нужны хорошие специалисты, способные взять на себя ответственность. Для реализации высокотехнологичных инженерных проектов у нас в университете было создано Молодежное конструкторско-технологическое бюро.
Спроектировать автомобиль за полтора года с нуля при ограниченном бюджете (все работы и материалы пока оплачивает сам вуз) — задача почти невыполнимая. Машина должна быть максимально легкая, но прочная, кузов (его называют монококом) — из углепластика и специальных армидных сот — такие материалы в России до этого использовали только в космической отрасли. Чтобы понизить сопротивление воздуха, гондолы нужно сделать максимально узкими, при этом сохранив геометрию подвески. Чтобы максимально уменьшить трение о поверхность, колеса тоже будут уже, чем на обычных автомобилях. Одна из самых дорогих деталей солнцемобиля — электродвигатель. Посоветоваться студентам особо не с кем — в большинстве разработок они являются новаторами. Даже профессора Политеха на их вопросы иногда разводят руками и советуют «узнать, как это делают за границей».
— Мы одними из первых в России пытаемся разработать автомобиль на солнечных батареях, поэтому знания приходится собирать по крупицам, наш ведущий инженер созванивается с кем только может, читает специальную литературу, но данных все равно не хватает, — объясняет Евгений Захлебаев. — А наши конкуренты — студенты из других стран, конструирующие свои автомобили, держат все свои ноу-хау в секрете.
Жарко, душно, мало места
Пока что будущий солнцемобиль можно увидеть только на экране компьютера — в виде виртуальной модели. Чтобы начать собственно строительство, нужно дождаться солнечных панелей, которые должны прийти из Германии.
— Изначально у нас была идея создать российский солнцемобиль, состоящий на 80 процентов из отечественных высокотехнологичных материалов, — продолжает Евгений Захлебаев. — Но оказалось, что это нереально. Наши российские солнечные панели имеют всего 18 процентов КПД, в то время как немецкие — 24 процента, и весят намного меньше, а при гонке это имеет решающее значение. Аккумулятор тоже покупаем за рубежом. Это добавляет проблем, потому что каждая деталь должна пройти таможню, что занимает очень много времени, а у нас жесткий график — к весне солнцемобиль уже должен быть готов. К счастью, руководство вуза нас поддерживает, хотя есть и скептики, которые уверены, что дальше макета мы не уйдем. Когда мы строили гоночный болид, нам говорили то же самое, но мы справились.
Тестировать солнцемобиль планируют летом 2017 года — пробегом из Петербурга в Сочи. По ходу дела будут исправлять какие-то недоработки.
— Конечно, даже летом в Питере не так много солнца, как в Австралии, но, надеюсь, с погодой повезет, и мы сможем на солнечной энергии доехать до Сочи. А там уже с солнцем будет получше, — говорит Самвел Аветисян, главный инженер проекта. — Если энергии не хватит, всегда есть возможность подзарядить автомобиль от розетки. Хотя во время австралийского ралли это будет запрещено.
Водителями-пилотами станут сами студенты — те из них, кто хорошо умеет водить машину и весит не более 80 кг.
— По регламенту австралийского ралли пилот должен весить не менее 80 килограммов, если он весит меньше, то его вес «докидывают» специальными грузами, чтобы все были в равных условиях, — рассказывает Евгений Захлебаев. — Ну а более «толстые» создают лишний вес автомобилю, поэтому лучше найти субтильного водителя. В нашей команде таких несколько.
После возвращения из Сочи солнцемобиль отправят на корабле в Австралию, где осенью 2017 года ему предстоит пройти три тысячи километров через весь континент. Для солнцемобиля в Австралии, где в это время будет весна, условия идеальные — много энергии от солнца, сухо, хорошие дороги. А вот водителям этой чудо-машины придется нелегко.
— В солнцемобиле нет ничего лишнего, — объясняет Самвел Аветисян. — Там очень небольшое пространство для водителя, ведь мы экономим каждый сантиметр площади. Вытянуть ноги не получится. Окна не открываются, кондиционера нет, внутри жарко и душно. Поэтому водители могут меняться каждые два часа, всего в день разрешено рулить четверым.
Главное — не улететь в кювет
Рядом с каждым солнцемобилем будет ехать обязательный автомобиль сопровождения, с которым пилот будет общаться по радиосвязи. Именно «сопровождающие лица» занимаются стратегией гонки, от которой зависит успех.
— Мы будем постоянно мониторить прогноз погоды, — говорит Евгений Захлебаев. — Например, видим, что через 30 километров обещают зону облачности. А поскольку средняя скорость солнцемобиля — 100–110 километров в час, нужно будет снизить скорость на солнечном участке, чтобы батарея успела подзарядиться. Потом, попав в облако, необходимо развить максимальную скорость до 120 километров и «проскочить» эту зону как можно быстрее.
Всего в World Solar Challenge 2017 участвуют более 20 студенческих команд со всего мира. Но по опыту прошлых лет (состязания проходят с 1987-го) до финиша доходят обычно около десяти: у одних посреди ралли кончается запас энергии, у других что-то ломается. Иногда пилот солнцемобиля не справляется с управлением и вылетает с трассы.
— Это происходит оттого, что все стараются сделать свои авто максимально легкими, чтобы развивали большую скорость, — говорит Евгений. — Во время гонки машины едут по обычным автотрассам, иногда воздушного потока от встречной фуры достаточно, чтобы «снести» болид в кювет.
Программа-минимум у команды Политеха — финишировать, программа-максимум — войти в тройку лидеров. Хотя конкуренция очень высока — из года в год в австралийском ралли побеждают студенты из Голландии и США.
— Голландцы участвуют уже лет 15, у них большой опыт, а каждая следующая команда пользуется наработками предшественников и учитывает их недостатки, — считает Евгений Захлебаев. — А мы будем первой российской командой за всю историю ралли!
МК-прогноз
Солнцемобиль скоро появится в каждой семье
Сейчас солнцемобиль — диковинка, но ученые в Политехе считают, что в ближайшем будущем авто на солнечной и электроэнергии станут обычной практикой для горожан, в том числе и для петербуржцев.
— Об этом говорят сразу несколько факторов, — объясняет Самвел Аветисян. — За последние 30 лет цена на солнечные батареи снизилась в 135 раз и продолжает падать, а их эффективность с каждым годом растет. Идет развитие аккумуляторных технологий — аккумуляторы могут накапливать все больше энергии, а весят все меньше. При этом растет стоимость добычи одного барреля нефти. В 1970 году добыча барреля стоила 14 центов, сейчас уже 3–4 доллара. Сравнивая эти цифры, становится понятно, что скоро солнцемобили станут намного удобнее и дешевле для городского использования, чем бензиновые машины. И в Петербурге тоже, ведь солнечные батареи заряжаются и в пасмурную погоду, только медленнее. Подсчеты примерно такие: если за неделю средний горожанин проезжает около 500 километров, то летом 350 из них петербуржец сможет «бесплатно» взять от солнца, а оставшиеся 150 — зарядить от розетки. Зимой же солнце позволит проехать всего 50 километров.
В ближайшем будущем подзарядить свой автомобиль электричеством можно будет на каждой заправке — уже сейчас вышел закон, по которому на всех АЗС России должны быть места для подзарядки электромобилей. Но на деле инфраструктура еще далека от совершенства — в Москве всего 30 мест, где можно зарядить авто, а в Петербурге — пять.