В Санкт-Петербургском политехническом университете студенты построили первый в России электромобиль на солнечных батареях или, как обычно называют такую машину — солнцемобиль. И это не просто демонстрационная модель: в 2018 году солнцемобиль участвовал в международной гонке в США.
Текст: Любовь Румянцева, фото: Андрей Семашко
С создателями солнцемобиля мы встретились в одном из корпусов кампуса Политехнического университета. Здесь уже два года находится база команды Polytech Solar Team, разрабатывающей первый в России гоночный солнцемобиль, который его создатели называют Sol. Инженер проекта, студент четвертого курса Кирилл Нетяженко, демонстрирует нам детище. Кирилл участвует в строительстве солнцемобиля почти с самого начала. Но на гонку в США ему попасть не удалось – за месяц до отъезда он сломал ногу.
ТЕРНИСТЫЙ ПУТЬ НОВАТОРОВ
С Евгением Захлебаевым, руководителем проекта Polytech Solar Team, выпускником Политехнического университета, мы познакомились осенью 2016 года. Тогда солнцемобиль существовал лишь в чертежах в компьютере, продемонстрировать ребята могли лишь маленькую модель будущего болида. Скептики считали, что шансов у студентов и аспирантов Политеха построить реальный гоночный экземпляр немного, но уже тогда Евгений был уверен, что все получится. Команду для проектирования и строительства солнцемобиля собирали «по крупицам» с факультетов Политехнического университета: нужны были и айтишники, и специалисты по аэродинамике, и физики, и электромеханики, даже экономисты и пиарщики.
– В итоге набрали костяк из 20 человек, – говорит Евгений Захлебаев. – Отдельно хочу отметить Евгения Котова, это главный инженер, главного конструктора Артема Лебедева и Ивана Касаткина – главного электрика. Каждый год кто-то уходит, а кто-то приходит новый, но найти подходящего человека не так просто: студенты младших курсов быстро теряют энтузиазм, когда понимают, что участвовать в таком серьезном проекте – не то же самое, что сдать курсовую работу и забыть о ней. Все разработанные решения будут воплощаться в металле, у нас есть конкретная цель, и здесь надо много и долго работать. К сожалению, ответственность, активность и трудолюбие свойственны далеко не всем. Поэтому с нами остаются только самые стойкие.
Сначала команда планировала принять участие в чемпионате мира по гонкам на солнцемобилях, который раз в два года проходит в Австралии. Для этого к лету 2017 года Sol должен был быть полностью готов. Но ребятам не хватило времени и денег. Новаторами в «солнцемобилестроении» быть непросто: многие конструкторские решения приходилось искать «на ощупь», советов спросить не у кого.
– Профессора, к которым мы обращались за помощью по тому или иному техническому вопросу, зачастую разводили руками и советовали изучить иностранный опыт, – вспоминает Евгений Захлебаев. – Во многих ведущих западных вузах существуют студенческие команды наподобие нашей – каждый год или два они строят новый солнцемобиль и участвуют в студенческих гонках, которые проводятся не только в Австралии, но и в США, Южной Америке и ЮАР. У них наработаны технологии и ноу-хау, которые передаются от старшего поколения студентов к младшему. Но делиться своими наработками с нами, конечно, никто не будет.
ЛЕГКАЯ, НО ПРОЧНАЯ
Sol был построен осенью 2017 года. Планы пришлось поменять: вместо австралийского ралли команда Политеха нацелилась на американские международные соревнования, которые проходят в штате Небраска. Правила гонки похожи: созданные студентами автомобили могут заряжаться только с помощью солнечной энергии, проехать нужно более 2 тысяч километров по дорогам общего пользования из Небраски в Орегон.
– Чтобы развить хорошую скорость, машина должна быть максимально легкой, но при этом устойчивой, – объясняет Евгений. – Иначе ее может снести в кювет даже от встречной проезжающей фуры – такие случаи бывали. Кузов нашего «Сола» мы разработали из углепластика, укрепленного армидными сотами. Форма – катамаран с двумя гондолами, в одной – капсула для пилота, в другой – аккумуляторы и двигатель. Всю поверхность «Сола» занимают солнечные батареи.
Большую часть комплектующих нужно было заказывать из-за границы. Хотя изначально были планы использовать материалы отечественного производства, в итоге остановили выбор на иностранных, как более энергоэффективных.
– Такие комплектующие, как солнечные модули и электродвигатель, стоят очень дорого, – объясняет Евгений Захлебаев. – К счастью, нас поддерживало руководство нашего вуза и выделило первоначальные суммы, затем нам удалось найти нескольких спонсоров. Но процедура согласования закупки длится минимум месяц, потом доставка, какие-то проволочки на таможне… Все это усложняет и удлиняет процесс конструирования солнцемобиля.
По словам разработчиков, создание корпуса оказалось для них самой сложной задачей и заняло около полугода. Фрезеровка наружных форм из дерева, ожидание нужных материалов, создание обратных форм, запекание, покраска… Материал корпуса уникален – раньше его использовали только для космических ракет.
– В идеале такой кузов должны делать профессиональные кузовщики на заводе, а не команда неопытных студентов, – считает Евгений Захлебаев. – Но из-за скромного по меркам «солнцемобилестроения» бюджета нам все пришлось делать самим. Пришлось учиться на собственных ошибках, набивать шишки. Зато это дало нам бесценный опыт.
ПЕТЕРБУРГ – СОЧИ – НЕБРАСКА
Несмотря на финансовые трудности и подводные камни российских реалий, сама идея солнцемобиля поддерживалась вузовским начальством и даже руководством страны: модель российского солнечного болида не раз выставлялась на конференциях и форумах, а на кузове готового солнцемобиля во время своего визита в Политехнический университет расписался Владимир Путин. Президент написал команде: «Удачи!»
– Удача нам понадобилась не раз, – смеется Евгений. – Летом 2018 года мы договорились протестировать наш солнцемобиль на автодроме «Формулы-1» в Сочи и провести его презентацию для СМИ. Так наш «Сол» отправился в свое первое путешествие. Это были дни чемпионата мира по футболу, на дорогах были усилены посты полиции. Когда грузовик с солнцемобилем на борту остановили для проверки, то непонятный «космический» агрегат вызвал недоумение у правоохранителей. Но подпись Путина на корпусе облегчила общение с постовыми…
Тестировать болид на сочинском автодроме согласился известный гонщик Дэвид Маркозов. Перед стартом создатели болида очень волновались – ведь солнцемобиль впервые опробовали на профессиональной гоночной трассе. До этого тесты проводили только на территории университета и – по договоренности – на территории аэропорта Пулково.
– Мы нервничали, так как по закону подлости что-то может сломаться в самый неподходящий момент, так как новые системы отлажены не до конца, – вспоминает Евгений Захлебаев. – Но в итоге все прошло хорошо, и Дэвид Маркозов, проехав несколько кругов, сказал, что наш болид годится для гонок.
Следующий пункт назначения – штат Небраска, США. Чтобы успеть на соревнования American Solar Challenge, солнцемобиль отправили не морем, а самолетом. Команда в составе 10 человек полетела следом. 10 человек – это минимум участников, ведь во время многодневной гонки пилоты должны меняться. Кабина солнцемобиля узкая, без особых удобств, поэтому проводить в ней более восьми часов очень тяжело. Кроме того, солнцемобиль по регламенту соревнований должен ехать в колонне из трех машин сопровождения, каждой из которых тоже нужно управлять.
– Естественно, во время гонки каждый день могут возникать технические проблемы, которые надо будет решать срочно, иначе солнцемобиль дальше не поедет, – объясняет Евгений Захлебаев. – Механик, совмещающий функцию водителя, целый день едет за рулем автомобиля сопровождения, а потом всю ночь разбирается с техническими проблемами солара. Снова садиться за руль ему уже нельзя.
Еще в команде должен быть навигатор, который внимательно изучает прогноз погоды и, исходя из этого, решает, в какой момент нужно ехать медленнее, чтобы успеть зарядить батареи на солнечном участке, а где – развить максимальную скорость, чтобы быстро проскочить зону облачности. К пилотам «Сола» отдельные требования – они должны быть субтильными, чтобы удобно разместиться внутри узкой кабины и не создавать лишнюю нагрузку. Но при этом по регламенту соревнований, если пилот весит менее 80 килограммов, в машину кладут недостающий вес в виде балласта.
ОЧЕРЕДЬ ЗА ФОТО С АВТОГРАФОМ
Первое серьезное испытание ждало команду Политеха еще до начала гонок – это техническая комиссия. Каждый из болидов изучался судьями и экспертами. Студенческие солнцемобили должны были соответствовать регламенту и нормам безопасности.
– В первый же день нам выдали целую табличку с красным списком «недочетов», которые следовало устранить, – говорит Евгений Захлебаев. – Всю ночь ребята-механики перебирали крепеж подвески и корректировали систему защиты батарей, чтобы при перегреве те могли обесточить автомобиль. На следующий день наши старания признали успешными, почти все замечания сняли и допустили до динамических тестов.
Тест на торможение, на прохождение поворота, на видимость камеры заднего вида и обзора у пилота – российский солнцемобиль прошел все испытания успешно. Хотя, как признаются создатели, некоторые из элементов они еще ни разу не испытывали до этого.
– Мы общались с ребятами из других команд, поддерживали друг друга, – говорит Евгений. – Всего было 20 команд, из иностранцев – итальянцы, австралийцы. Русскую команду никто не ждал, поэтому к нам был повышенный интерес. Целая очередь выстроилась, чтобы сфотографировать наш болид, когда узнали, что на корпусе у русских расписался сам Путин! Нашими соседями по кемпингу были фавориты соревнований – команда из Университета Мичигана. Они строят солнцемобиль уже не первый раз и гордо называют себя «Солнечной командой номер один в США». Ребята не очень охотно шли на контакт и ревностно охраняли свое детище от посторонних взглядов. Зато другие команды, в том числе сильная команда из знаменитого MIT (Массачусетского технологического института), с готовностью рассказывали о своих изобретениях и отвечали на наши вопросы.
ЗАКЛИНИВШИЙ ДВИГАТЕЛЬ
Второе испытание – квалификационная гонка Sun Gran Prix, когда все участники проверяют свои силы на гоночной трассе. Гонка на выносливость длится три дня. После ежедневной гонки участникам отводится некоторое время, когда они могут подзарядить на солнце свои батареи, после чего те изымаются и прячутся организаторами в опечатанный бокс до утра – чтобы никто не имел возможности зарядить солары от сети. С утра дается еще немного времени на зарядку – и снова на трассу. У кого заряд кончился, тот выбывает из соревнований.
– Сначала наш Sol показал себя в гонке очень хорошо, был в тройке, а потом в пятерке лидеров, – говорит Евгений Захлебаев. – Я даже не верил своим глазам! Но, к сожалению, на второй день нас подвел наш электродвигатель. Его заклинило. Мы пытались его реанимировать, но это не помогло. Пришлось сняться с гонки, ведь заменить его было нечем.
Так основная 2000-километровая дистанция оказалась петербургским инженерам недоступна. Но провалом такой исход команда Политеха не считает.
– Нам вручили дипломы, как самым успешным дебютантам соревнований, – рассказывает Евгений. – Мы увидели, что сконструированный и построенный нами солнцемобиль на том же уровне, что и у лучших западных команд. Да, у них бюджет проекта в десятки раз выше, поэтому они могут позволить себе покупать более надежные электродвигатели. Да, у них есть наработки, а мы все разрабатывали с нуля. Но в целом наш Sol получился не хуже. Двигатель оказался слабым местом, но все остальные системы работали исправно. За наш первый солнцемобиль нам точно не стыдно, более того, даже американские судьи, зная наш бюджет и нашу неопытность, не ожидали от российского болида такой прыти…
СПОНСОРОВ ПУГАЕТ СЛОВО «СТУДЕНТЫ»
В конце сентября солнцемобиль наконец-то вернулся домой – из США на корабле добрался до Петербурга и теперь «отдыхает» в Молодежном конструкторско-технологическом бюро. А команда Polytech Solar Team вовсю разрабатывает второй российский гоночный солнцемобиль. Сейчас новый солар на стадии проектирования. Он будет другим: другой двигатель, другие солнечные панели, не исключено, на этот раз все-таки российские, иная форма кузова, возможно даже применение технологий беспилотного управления.
– Мы набрались опыта, обкатали какие-то технические решения на первом солнцемобиле, поэтому в конструкторском плане со вторым дело пойдет проще, – уверен Евгений. – Цель – успеть построить солнцемобиль к осеннему чемпионату мира в Австралии. У нас осталось менее года, поэтому самое время активно браться за работу.
Но команда до сих пор не знает, сможет ли она реализовать проект. Вопрос снова упирается в финансы – для дорогостоящего строительства и участия в австралийских гонках нужен большой бюджет – около 21 миллиона рублей, университет может покрыть только малую часть. Нужны спонсоры, которых не так просто найти.
– Мы ищем, ведем переговоры, но пока без особого успеха, – вздыхает Евгений. – В Европе и США студенческие команды традиционно спонсируются промышленными гигантами – это «Форд», «Дженерал Моторс» и другие компании. Но там у крупных компаний есть веские причины: спонсируя университетские высокотехнологичные проекты, они выискивают себе перспективных молодых сотрудников. Но в России почему-то идея карьерного лифта пока не развита. Хотя несколько членов нашей команды ушли работать в те компании, которые поддерживали нас при строительстве первого «Сола». Но большинство потенциальных спонсоров пугают слова «студенческий проект». Есть мнение, что студенты – народ безответственный, их дорогостоящая затея может провалиться, а это бросит тень на репутацию компании… Поэтому мы находимся в поиске тех, кто поверит в нас!
Несмотря на трудности, команда не собирается останавливаться. Они уверены, что за солнечной энергией – будущее, даже в таком сумрачном городе, как Петербург. А уж в более солнечных регионах России – например, в Бурятии, на Алтае или в Краснодарском крае – в ближайшие десять лет солнечная энергия может стать вполне серьезным источником, особенно для транспорта, который способен совмещать в себе энергию электричества и солнца.
– Солнечные батареи упали в цене в 135 раз за последние тридцать лет, – говорит Евгений. – А стоимость добычи одного барреля нефти с каждым годом растет. Понятно, что скоро солнцемобили могут стать дешевле, чем бензиновые. И было бы здорово, если бы к тому времени в России научились строить свои солнцемобили! Поэтому мы продолжаем нашу «погоню за солнцем».
