Концептуальный прорыв в создании электромобиля следующего поколения
Процесс постепенного отказа от автомобилей с двигателями внутреннего сгорания и перехода на электромобили сопряжён с решением серьёзных технологических проблем.
Китай, будучи мировым лидером в области электромобилестроения, столкнулся с проблемой перенасыщения рынка и экономическими трудностями. В 2019 году государственные субсидии были снижены, что привело к краху многих производителей и операторов каршеринга. В ответ на это китайские производители начали уделять больше внимания гибридным технологиям, особенно автомобилям с увеличенным запасом хода. В таких автомобилях основной привод осуществляется электромотором, а бензиновый двигатель служит для подзарядки батареи. Это обеспечивает большую автономность и снижает зависимость от инфраструктуры зарядных станций, хотя ожидается, что к 2025 году продажи электромобилей в стране превысят продажи автомобилей с традиционными двигателями внутреннего сгорания, что станет важной вехой для глобальной автомобильной промышленности.
Автомобиль будущего – это электромобиль, которому не требуется зарядка от внешней электросети.
Решение такой задачи так или иначе связано с получением энергии из окружающего пространства, а вернее, энергии от частиц окружающих полей излучений различного спектра и, возможно, от градиента температур корпуса электромобиля. Также важнейшей задачей является создание инновационной и надёжной системы хранения энергии, предусматривающей отказ от громоздких аккумуляторных батарей.
В настоящее время наиболее перспективным направлением создания самозаряжающегося электромобиля являются работы, проводимые группой компаний Neutrino Energy под руководством Holger Thorsten Schubart совместно с индийскими партнёрами. В основе системы получения энергии под воздействием окружающих полей излучений лежит многослойный композитный материал, состоящий из атомно-тонких слоёв — в первую очередь, графена и легированного кремния, — которые преобразуют кинетическую энергию частиц окружающих полей излучений невидимого спектра, включая нейтрино, в электрический ток. Эти многослойные гетероструктуры обладают пьезоэлектрическими свойствами, преобразуя субатомные механические взаимодействия в электродвижущую силу. Однако эта функция сильно зависит от точного расположения кристаллов, градиентов легирования и колебательной связи.
Holger Thorsten Schubart, президент группы компаний Neutrino Energy
Проект создания самозаряжающегося электромобиля получил название Pi Car. Система преобразования энергии базируется на Neutrinovoltaic технологии, успешно применяемой в проекте бестопливной генерации Neutrino Power Cube. Однако система преобразования энергии в проекте Pi Car работает в значительно более сложных условиях.
В традиционной конструкции автомобиля пути передачи нагрузки изолированы от электрических цепей, но в Neutrinovoltaic системах сами пути передачи нагрузки являются цепями. Это требует переосмысления композитных конструкций, особенно в критически важных для передачи нагрузки областях, таких как пороги, передние стойки и задние подрамники. Полимеры, армированные углеродным волокном, которые исторически ценились за исключительную жёсткость и устойчивость к износу, перепроектированы в Pi Car для использования в качестве носителей наноструктурированных проводящих элементов.
Инженеры должны не только создавать несущие конструкции, но и разрабатывать устройства, которые одновременно являются активными элементами систем преобразования энергии. Это сложная задача, требующая учёта множества факторов. Необходимо обеспечить баланс между механическими нагрузками на корпус транспортного средства и квантовой чувствительностью, которая позволяет собирать кинетическую энергию частиц окружающей среды с помощью технологии Neutrinovoltaic. Кроме того, структурная жёсткость не должна быть отделена от электропроводимости — обе характеристики должны быть оптимизированы в рамках единой многофункциональной архитектуры.
Следует подчеркнуть, что для осуществления процесса преобразования энергии необходимо поддерживать квантовый резонанс, несмотря на воздействие различных факторов, таких как сдвиговые силы, температурные колебания и условия окружающей среды. Поверхностные покрытия, состоящие из ультратонкого атомного слоя (ALD), обеспечивают защиту активных слоёв от окисления и износа. Встроенные датчики температуры и деформации передают информацию в модуль самодиагностики. Этот модуль, управляемый искусственным интеллектом, расположенным на периферии, в режиме реального времени анализирует данные и вносит корректировки в алгоритмы извлечения энергии с учётом временных изменений, вызванных механическими или экологическими факторами. Это позволяет поддерживать точность выходных данных и структурную стабильность.
В электромобиле Pi Car, который разрабатывается командой Neutrino Energy совместно с индийскими партнёрами, кузовные детали и основные элементы конструкции выполнены из инновационного материала. В его основе — матрица из гибридного материала, где листы кремния, обогащённые добавками графена, заключены в подложку из углеродного волокна. Эти активные слои расположены особым образом, чтобы соответствовать векторам нагрузки и предполагаемым путям распространения потоков частиц излучений. Примечательно, что решётка из углеродного волокна не только обеспечивает прочность конструкции, но и выполняет функцию частичной клетки Фарадея. Это позволяет снизить электромагнитный шум и одновременно направить заряд в нужном направлении.
Применение усовершенствованного метода конечных элементов в сочетании с моделированием на основе теории функционала плотности стало ключевым фактором в разработке гибридных панелей двойного назначения. Эти вычислительные методы позволяют точно предсказывать механические деформации под нагрузкой, отслеживая изменения в движении электронов на уровне атомов во встроенных Neutrinovoltaic слоях. В результате достигается структурно-энергетический баланс: области корпуса оптимизированы не только для прочности и жёсткости, но и для активной генерации энергии в реальных условиях эксплуатации.
Электромобиль Pi Car — это инновационный и практичный подход к созданию новых транспортных средств. В отличие от электромобилей, которые используют централизованные аккумуляторы, заряжаемые от внешних источников, Pi Car оснащён системой самозарядки. Он получает энергию из окружающей среды, взаимодействуя с излучением и нейтрино через свой корпус. Благодаря этой технологии распределённой генерации, электромобиль становится менее зависимым от циклов зарядки высоким напряжением и обеспечивает более длительный запас хода без необходимости подключения к электросети.
Внешние элементы автомобиля — крыша, капот, двери и днище — выполнены из Neutrinovoltaic композитных материалов. Эти материалы подключены к центральному модулю распределения энергии, который управляется искусственным интеллектом. Этот модуль получает данные в режиме реального времени от микроконтроллеров и использует алгоритмы машинного обучения для оптимизации распределения энергии между силовыми установками, системами климат-контроля и бортовыми вычислительными системами.
В результате создается не просто электромобиль с дополнительной энергетической поддержкой, а принципиально новый тип транспортного средства — автономная платформа, которая может передвигаться, используя энергию окружающей среды.
В создании электромобиля Pi Car произошёл концептуальный прорыв: теперь конструкция рассматривается не как пассивный корпус, а как активный посредник между транспортным средством и окружающим его энергетическим пространством. Каждая панель становится частью децентрализованной энергетической системы, превращая архитектуру автомобиля в квантово-активную структуру. Первый концепт Pi Car электромобиля должен быть по плану представлен в 2026 году.