Lodz Solar Team buduje pierwsze polskie bolidy solarne do wyścigów

Lodz Solar Team buduje pierwsze polskie bolidy solarne do wyścigów

25/12/2016
www.lodzsolarteam.p.lodz.pl

Mało kto słyszał o wyścigach bolidów solarnych. Choć dla Kowalskiego sformułowanie to brzmi raczej jak dobry film sci-fi, faktem jest, że takie wyścigi mają miejsce na całym świecie od blisko trzydziestu lat. Od 2015 roku możemy być dumni, ponieważ do gry dołączył polski zespół Lodz Solar Team z wybudowanym wspólnie ze studentami uczelni łódzkich pierwszym polskim bolidem solarnym – Eagle Two.

Eagle One – pierwszy polski bolid solarny to inicjatywa zapoczątkowana w 2014 roku, która obecnie jest największym studenckim projektem w Polsce. Inspiracją do stworzenia pojazdu napędzanego energią słoneczną był podobny projekt zaobserwowany w Holandii przez jednego z pierwszych członków zespołu Lodz Solar Team.
Urzeczywistnienie nierealnej na pierwszy rzut oka w naszym kraju idei stało się możliwe dzięki współpracy ze studentami kilku uczelni łódzkich, a także wsparciu sponsorów oraz przyznanym projektowi funduszom. – Mieliśmy dużą trudność z pozyskaniem środków na budowę. W szczególności w początkowym etapie, kiedy pięknej koncepcji brakowało jakiekolwiek rozpoznawalności i kontaktów. Utrudniało to zdobycie budżetu niezbędnego do realizacji projektu – mówi Kamila Topolska, koordynator działu finansowania i rozwoju współpracy. Żadne przeszkody nie były jednak w stanie powstrzymać pomysłodawców, którzy napędzani wizją słonecznego pojazdu wiedzieli jak pozyskać pieniądze na mądrze zaplanowany projekt. – Ciężka praca i ogromna ilość wyrzeczeń po stronie zaangażowanych osób pozwoliły nam na przezwyciężenie wszystkich przeciwności losu – mówi Paula Mierzejewska, koordynator projektów.

Kiedy już znalazł się budżet, na efekty działań sprawnej i zmotywowanej grupy studentów nie trzeba było długo czekać. Po kilku miesiącach prac Eagle One stał już na kołach. A nawet jeździł, i to z dwiema osobami na pokładzie. Oficjalna premiera bolidu miała miejsce 3 lipca 2015, a już w październiku pojazd wystartował w największym wyścigu bolidów solarnych na świecie, Bridgestone World Solar Challenge 2015 w Australii.

Patrząc na taki projekt, na usta ciśnie się pytanie: Dlaczego w Polsce nikt tego wcześniej nie zrobił? Wychodzi na to, że zwyczajnie… nie wiadomo. – To pytanie zadawaliśmy sobie wszyscy, tym bardziej, że okazało się, że takie pojazdy są bardzo popularne na świecie, a same wyścigi tych bolidów odbywają się co roku od 30 lat – mówi Mierzejewska.

Słoneczny napęd
Eagle One jest pojazdem elektrycznym napędzanym energią słoneczną pozyskiwaną dzięki wykorzystaniu ogniw fotowoltaicznych wykonanych z półprzewodników. Nietrudno wywnioskować, że w tego typu pojazdach bardzo dużo miejsca zajmują panele fotowoltaiczne, które ważą z pewnością niemało. Damian Walisiak, koordynator działu mechanicznego zapytany o to, czy jest szansa na zmniejszenie wielkości pojazdu przy jednoczesnym zachowaniu osiągów i zasięgu odpowiada, że przy budowie pojazdu wykorzystano panele słoneczne, które są znacznie lżejsze od tych, które spotykamy na co dzień w przydomowych elektrowniach słonecznych. – Nie zmienia to faktu, że przy obecnej technologii fotowoltaicznej bardzo trudne jest uzyskanie lepszej wydajności przy zmniejszonej powierzchni paneli. Panele wykonane z arsenku galu cechują się wprawdzie większą wydajnością niż krzemowe, ale ich koszt jest niestety około 10-krotnie wyższy. W tym momencie najbardziej obiecujące wydają się badania prowadzone we Wrocławiu nad perowskitami[1], które można nanosić na każdą powierzchnię przy jednocześnie dużej wydajności – mówi Walisiak.

Aby pojazd mógł się poruszać o własnych siłach, na jego dachu zamontowano 6m2 odpowiednio dopasowanych monokrystalicznych ogniw fotowoltaicznych. Pozyskana energia magazynowana jest w bateriach litowo-jonowych o łącznej masie 60 kg i pojemności 15 kWh. Jak deklaruje Lodz Solar Team, w pełni naładowane akumulatory przy słonecznej pogodzie pozwalają na pokonanie dystansu około 1500 km. Za napęd Eagle One odpowiadają dwa silniki elektryczne o mocy 5 kW każdy. Dzięki temu możliwe jest rozpędzenie pojazdu nawet do prędkości 120 km/h.  Aby karoseria była wystarczająco sztywna, a jednocześnie lekka, wykonano ją w całości z włókna węglowego. W ten sposób osiągnięto bardzo niską masę własną pojazdu, wynoszącą 450 kg. Dodatkowymi atutami bolidu jest jego kształt (linia nadwozia na wzór kropli wody) oraz wynikający z tego niski współczynnik oporu powietrza CX=0,12. Dodatkowo Lodz Solar Team korzysta z prototypowych opon od sponsora zespołu – firmy Bridgestone. Opony zostały zaprojektowane tak, by zminimalizować do minimum opory toczenia pojazdu.

Tak przygotowany Eagle One wystartował w największym wyścigu bolidów solarnych na świecie, Bridgestone World Solar Challenge. 24 października 2015 pierwszy w historii wyścigu polski bolid napędzany energią słoneczną dotarł na metę w Adelajdzie. Zespołowi z Łodzi udało się zająć 6. miejsce w swojej klasie (Cruiser), osiągając tym samym najlepszy wynik wśród debiutantów z całego świata. Rok później Eagle One wystartował w zawodach pojazdów zasilanych energią słoneczną Sasol Solar Challenge 2016 w Południowej Afryce. Start ten przyniósł zespołowi aż pięć statuetek, w tym trzy za ustanowienie nowych rekordów. Jeśli jednak ktoś sądzi, że na tym kończy się historia polskiego pojazdu solarnego, porzuconego gdzieś w starej szopie któregoś profesora z łódzkiej uczelni, jest w błędzie…

Następca
Obecnie zespół przygotowuje się do podjęcia prac nad kolejnym, ulepszonym modelem Eagle Two. Aktualnie team jest na etapie projektowania, natomiast konkretne prace mają ruszyć już na początku stycznia. Do tworzenia designu Eagle Two, w przeciwieństwie do Eagle One, który projektowany był przez studentów Politechniki Łódzkiej, dołączyli jeszcze studenci Łódzkiej ASP. Jak deklaruje Lodz Solar Team, ma to zaowocować dużo lepszą stylistyką i osiągami.

Już na przełomie czerwca i lipca planowana jest podróż Eagle Two do Australii na kolejną edycję najbardziej prestiżowych zawodów na świecie Bridgestone World Solar Challenge 2017. – Naszym celem będzie poprawienie rekordu z zeszłego roku i podium w kategorii Cruiser. Jeszcze nie wiadomo, co na przyszłych zawodach zaprezentuje konkurencja, dlatego dalsze plany tak naprawdę na tę chwilę są dużym znakiem zapytania – przyznaje Damian Walisiak.

Rys. Lodz Solar Team

Rys. Lodz Solar Team

Wiadomo już na pewno, że w porównaniu z Eagle One w nowej bryle uda się uzyskać wartości jeszcze mniejsze niż poprzednio, co ma się przełożyć na około 30-procentowy zysk energetyczny. – Eagle One był prawdopodobnie największym samochodem, który brał udział w zawodach pojazdów solarnych, co podyktowane było parametrami aerodynamicznymi –  mówi Walisiak. Z wypowiedzi tej można więc wywnioskować, że konstruktorzy będą starali się jeszcze bardziej obniżyć masę własną bolidu, być może z poprawą osiągów włącznie. Możliwe też, że zespół wykorzysta  wspomniane wcześniej perowskity z Wrocławia do zwiększenia sprawności tradycyjnych ogniw krystalicznych. Ponadto, nowy bolid Lodz Solar Team będzie mógł zabrać na pokład o dwóch pasażerów więcej.

Inwestorzy
Jak przyznaje Kamila Topolska, koordynator działu finansowania i rozwoju współpracy, koszty wybudowania bolidu solarnego nie są małe. Zespół stale jest wspierany przez uczelnię oraz Urząd Miasta, a granty udało się pozyskać od Ministerstwa Edukacji i Szkolnictwa Wyższego. W poprzednim roku zespół uhonorowano grantem “Najlepsi z Najlepszych” za badania naukowe nad wykorzystywaniem energii słonecznej. Ponadto, projekt Lodz Solar Team został objęty honorowym patronatem Ministerstwa Rozwoju. Przy projekcie Eagle One zespół współpracował również z wieloma firmami, które studenci pozyskali osobiście. – Nie ograniczamy się do jednej branży. Są firmy wspierające nas wyłącznie finansowo, a są także takie, dla których testujemy innowacyjne technologie używając ich produktów, bądź zawieramy umowy barterowe – mówi Topolska.

Zespół miał okazję działać z wieloma firmami, m.in. KGHM Polska Miedź, Bridgestone, 3M czy BTO. W tej chwili jest na etapie poszukiwania inwestorów, którzy razem z Lodz Solar Team będą tworzyć nowy, ulepszony model pojazdu na energię słoneczną. Topolska przyznaje, że każda firma, korporacja, czy przedsiębiorca wychodzący z inicjatywą wsparcia projektu jest dla niego bardzo ważny. – Nasza oferta sponsorska jest podzielona na pakiety, jednak to nie zmienia faktu, że każda firma wspierająca jest dla nas, członków projektu, tak samo istotna i ważna, by nasz projekt mógł dalej się prężnie rozwijać – mówi.

Patrząc na dzisiejszy rozwój napędów alternatywnych, którego najlepszym przykładem jest polski bolid solarny, nasuwa się wiele pytań: Czy za kilkadziesiąt lat wszyscy będziemy jeździć samochodami napędzanymi słońcem? Jakie są szanse na wejście w życie do branży automotive takich pojazdów? Damian Walisiak odpowiada na to pytanie w następujący sposób: – Samochody elektryczne napędzane energią słoneczną to dziedzina motoryzacji, która aktualnie znajduje się na etapie badań i prototypów. Ze względu na to, iż sami głęboko wierzymy w potencjał tej technologii, chcemy, aby nasz projekt stanowił pewną inspirację i promował tę ekologiczną formę zasilania samochodów. Dlatego też liczymy na to, że prędzej czy później takie rozwiązania wejdą w życie. Ciekawe, co na ten temat powiedziało by Słońce. Niestety, nie udało się nam z nim, póki co, skontaktować.

Dane techniczne Eagle One:

Maksymalna prędkość: 120 km/h
Optymalna prędkość pojazdu: ~60 km/h
Napęd: dwa silniki montowane w piastach tylnych kół, po 5 kW każdy
Masa pojazdu: 430 kg
Pojemność baterii: 15 kWh (pozwala na teoretyczny zasięg ok. 800 km na samej baterii, bez korzystania z paneli słonecznych)
Moc paneli słonecznych: 1200 W
Maksymalny teoretyczny zasięg: 1500 km
Współczynnik oporu powietrza: Cx=0,12

[1]Perowskity to grupa nieorganicznych związków chemicznych, które mogą być przełomowe w produkcji energii elektrycznej pochodzącej ze słońca. Odkryty przez Gustava Rose w 1838 roku perowskit jest rzadko występującym minerałem o pseudo-regularnej strukturze. Podobnie jak krzem, pochłania światło widzialne i można z niego odzyskiwać energię elektryczną. Do wytworzenia perowskitów nie trzeba wysokiej temperatury, ponadto rozpuszczają się one bardzo dobrze w rozpuszczalnikach. Dzięki temu można je nanieść sprayem na dowolną powierzchnię, na przykład odzież, plastik, papier. Warstwa takiego materiału może być nawet 10 razy cieńsza od warstwy krzemu. Gdyby wykorzystać tę technologię, energię można by pozyskać nawet z naklejki na szybie samochodu.
Więcej o perowskitach: http://polskiprzemysl.com.pl/technologie/perowskity-szansa-polskiej-nauki/