Zespół studentów z Clemson University, we współpracy z działem badawczo-rozwojowym BMW, opracował prototyp pojazdu elektrycznego Deep Orange 17, który w modelowanych warunkach jest w stanie wyprodukować więcej energii elektrycznej, niż zużywa na typowy, krótki przejazd miejski. Kluczowe dla tego osiągnięcia są nie tylko panele fotowoltaiczne, ale przede wszystkim ekstremalnie niskie zużycie energii przez pojazd. Według symulacji, auto o masie około 550 kg, wyposażone w ponad 1781 ogniw fotowoltaicznych, może po przejechaniu 20 km generować nadwyżkę energii odpowiadającą dodatkowym 50 km zasięgu w ciągu dnia.
Jak działa „dodatni bilans energetyczny”?
Koncepcja „energy positive” w kontekście Deep Orange 17 nie oznacza, że fotowoltaika na karoserii produkuje więcej mocy niż zużywa napęd podczas samej jazdy. Chodzi o dobowy bilans energetyczny. Samochody osobowe spędzają większość czasu zaparkowane, a projektanci Deep Orange 17 wykorzystali ten okres do zbierania energii słonecznej. Jeśli energia zebrana w ciągu całego dnia, zarówno podczas postoju, jak i krótkiej jazdy, przekroczy zapotrzebowanie na energię dla stosunkowo krótkiego przejazdu, dobowy bilans pojazdu może być dodatni.
Niska masa kluczem do efektywności
Kluczowym elementem projektu Deep Orange 17 jest jego niska masa, wynosząca zaledwie około 550 kg. Konstrukcja pojazdu łączy stal (dla bezpieczeństwa) z aluminium, włóknem węglowym oraz metalowymi elementami wykonanymi w technologii druku 3D. Oprócz zoptymalizowanej aerodynamiki, rekuperacji energii oraz precyzyjnego sterowania rozdziałem momentu obrotowego, to właśnie ekstremalnie niskie zapotrzebowanie na energię na kilometr jest czynnikiem decydującym. Ograniczona powierzchnia karoserii narzuca limit na moc instalacji fotowoltaicznej, dlatego zmniejszenie zapotrzebowania na energię staje się ważniejsze niż niekończące się zwiększanie liczby paneli.
System fotowoltaiczny, opracowany we współpracy z europejskimi badaczami, jest zdolny do efektywnego zbierania energii także w warunkach częściowego zacienienia. Niestety, publicznie dostępne dane nie zawierają szczegółowych parametrów, takich jak moc szczytowa instalacji PV, pojemność akumulatora czy zużycie energii w kWh/100 km, co uniemożliwia samodzielne, precyzyjne przeliczenia.
Potencjał i ograniczenia prototypu
Modelowanie dla różnych lokalizacji, takich jak Greenville (USA), Frankfurt, Madryt czy Mumbaj, wykazało, że przy codziennym przejeździe około 20 km, prototyp Deep Orange 17 mógłby generować nadwyżkę energii odpowiadającą dodatkowym 50 km zasięgu. Należy jednak podkreślić, że są to wyniki symulacji dla określonych warunków użytkowania i nasłonecznienia, a nie dane z rzeczywistych, długoterminowych testów drogowych. Czynniki takie jak zachmurzenie, garażowanie pojazdu, zacienienie czy dłuższe dzienne przebiegi mogą szybko zmienić ten bilans.
Obecnie Deep Orange 17 pozostaje prototypem badawczym i nie stanowi zapowiedzi seryjnego modelu BMW. Przeniesienie koncepcji tak lekkiego pojazdu do produkcji masowej wiązałoby się z wyzwaniami dotyczącymi spełnienia norm bezpieczeństwa, trwałości, komfortu i wyposażenia, bez utraty jego podstawowej zalety – wyjątkowo niskiego zapotrzebowania na energię. Choć wspomniano o stali strukturalnej dla bezpieczeństwa, brak jest publicznych wyników testów zderzeniowych.
Wnioski dla przyszłości pojazdów elektrycznych
Główna lekcja płynąca z projektu Deep Orange 17 jest jasna: aby fotowoltaika zintegrowana z pojazdami elektrycznymi mogła w znaczący sposób wpłynąć na ich bilans energetyczny, kluczowe jest radykalne ograniczenie zużycia energii. Powierzchnia karoserii oferuje ograniczoną ilość energii słonecznej, dlatego to właśnie efektywność energetyczna pojazdu pozwala na osiągnięcie dodatniego bilansu dobowego, zwłaszcza przy krótkich miejskich przebiegach i długim czasie postoju na słońcu. Europejskie badania wskazują, że PV na samochodach może ograniczyć ładowanie z sieci nawet o 55-80% rocznie w sprzyjających warunkach, ale Deep Orange 17 osiąga znacznie bardziej spektakularne wyniki dzięki swojej specyficznej, zoptymalizowanej konstrukcji.
Opracowano na podstawie informacji rynkowych: HVAC / branża ogólna. Inspiracja źródłowa: GLOBEnergia.
