Nuna es el nombre de una serie de autos de carrera tripulados con energía solar que han ganado el World Solar Challenge en Australia siete veces: en 2001, 2003, 2005, 2007, 2013, 2015 y 2017. Los vehículos son construidos por estudiantes que forman parte de el "Vattenfall Solar Team" (anteriormente Nuon Solar Team) en la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos , patrocinado por Vattenfall (anteriormente NV Nuon Energy ).
Nuna
Criterio de diseño
Para tener buenas posibilidades de ganar, el coche debe:
- recolectar la mayor cantidad de energía solar posible
- utilice la menor cantidad de energía posible para conducir a una determinada velocidad. Esto significa una atención especial a:
- la eficiencia de la transferencia de energía eléctrica a las ruedas, y
- minimizando la fricción, constituida por:
- fricción del aire (resistencia del aire), y
- fricción de rodadura , que a su vez se ve afectada por el peso, entre otras cosas
Células solares
Las células solares están hechas de arseniuro de galio (GaAs) y constan de tres capas. La luz solar que penetra en la capa superior se utiliza en las capas inferiores, lo que da como resultado una eficiencia de más del 26%. Este tipo de célula solar se encuentra entre las mejores disponibles actualmente. Además de la eficiencia, el tamaño también importa, por lo que toda la superficie superior del Nuna 3 está cubierta con ellos, excepto la cabina.
La eficiencia es óptima cuando las células reciben el impacto de los rayos solares de forma perpendicular. De lo contrario, la salida se reduce aproximadamente en el coseno del ángulo con la perpendicular.
Una celda solar proporciona una cierta cantidad de corriente para una cierta cantidad de luz solar. El voltaje depende de la carga (más precisamente la resistencia de la carga). La potencia es el producto del voltaje y la corriente y, por lo tanto, también depende de la carga. Sobre un cierto voltaje, la corriente de la celda solar cae rápidamente a cero, como lo ilustra el gráfico.
Sin embargo, las baterías tienen un voltaje bastante constante, que también tiene un valor bastante diferente al de las células solares. Entonces se necesita una transformación de voltaje. Se utiliza un tipo especial de convertidor CC-CC para garantizar que la resistencia de carga presentada a las células solares sea tal que las células solares proporcionen la máxima potencia, por lo que también en la parte superior de la línea verde del gráfico. Esto se denomina rastreador de punto de máxima potencia (MPPT). Aquí también, el objetivo es que esta conversión logre la máxima eficiencia (> 97%).
Diseño aerodinámico
La resistencia aerodinámica es una parte importante de la resistencia total. Importantes son el área de la superficie frontal y el coeficiente de arrastre. La forma debe diseñarse para preservar el flujo laminar , ya que la turbulencia aumenta la resistencia a la superficie. La forma ideal se logra en varias etapas:
- Mediante simulaciones informáticas del diseño.
- Mediante la prueba de un modelo a escala en un túnel de viento . Por ejemplo, se pueden aplicar pinturas líquidas para ver el flujo de aire sobre la superficie. La foto mostrada fue tomada durante una de esas pruebas en el Laboratorio de Baja Velocidad de la TU Delft.
- A través de la prueba del automóvil a gran escala en un túnel de viento. Para ello, se utiliza la DNW Large Low-Speed Facility (LLF) en Marknesse .
A partir de los datos meteorológicos en el área donde se llevará a cabo el concurso, se puede concluir que probablemente habrá un fuerte viento lateral. Las tapas de las ruedas del Nuna 3 están diseñadas de manera que un viento lateral tenga un efecto propulsor.
Motor
El motor está totalmente encajado en la rueda trasera para minimizar las pérdidas por transmisión mecánica del motor a la rueda (como en un automóvil normal en la caja de cambios y el cardán). El motor es una versión mejorada del Motor del Espíritu de Biel III original de 1993 de la Escuela de Ingeniería de Biel, Suiza (ahora: Berner Fachhochschule Technik und Informatik) . Las mejoras se deben al control y la electrónica de potencia digital completamente renovados, realizados en 1999. Permitieron un 50% más de potencia (más de 2400 W) y un par un 45% más alto en comparación con el Spirit of Biel II de 1993 . La eficiencia del sistema de accionamiento total (incluidas las pérdidas de la electrónica de potencia) también ha mejorado y ahora supera el 98%. Pero como muestra el gráfico, esto depende un poco de la velocidad y aumenta con la velocidad. El diseño se hizo inicialmente para alcanzar su máximo rendimiento a la velocidad de crucero normal del coche solar a unos 100 km / h.
La raza
Ganar la carrera requiere no solo un buen vehículo, sino también una forma inteligente de conducirlo, de acuerdo con las características de la pista. Es por eso que esto se ha investigado durante dos meses antes de la carrera. Las diferencias de altura se mapean y se vinculan a los datos del GPS . A partir de esto, durante la carrera, se puede determinar la velocidad óptima.
A pesar de todas las pruebas y otros preparativos, queda un factor incierto; el clima . Cualquier nube influiría fuertemente en la cantidad de luz solar que se puede capturar. Por lo tanto, cualquier cambio climático a lo largo de la pista tendrá que ser monitoreado constantemente. Todos estos datos son analizados por un modelo informático que calcula constantemente la velocidad ideal para ese momento. Este equipo está integrado en coches piloto (de gasolina). A través de la telemetría, estos reciben constantemente datos sobre el estado de las baterías y la cantidad de luz solar captada.
Equipo
Cada versión de Nuna ha sido construida por un equipo formado por estudiantes de la Universidad Tecnológica de Delft . El equipo tiene entre diez y veinte miembros del equipo. Se toman un año de descanso de sus estudios para diseñar y construir una nueva versión del Solar Racer desde cero. En 2001, el Nuna 1 fue construido por el equipo alpha-centauri. Recibieron orientación del ex astronauta Wubbo Ockels . Desde 2002, el equipo se llama Nuon Solar Team y ha tenido a Ockels proporcionando asesoramiento y asistencia.
Nuna 1 (2001)
El primer Equipo Nuna (Equipo Alpha Centauri ) fue patrocinado por Nuon . El equipo estaba formado principalmente por estudiantes de la Universidad Tecnológica de Delft que fueron guiados por el ex astronauta Wubbo Ockels . Fue la primera vez que el equipo holandés participó en la carrera, y ganó la carrera de 3021 km de 32 horas y 39 minutos, rompiendo el antiguo récord del equipo Honda de 1996 (33 horas y 32 minutos). La velocidad media fue de 91,8 kilómetros por hora.
Nuna 2 (2003)
Nuna 2 ganó la carrera en 31.05 horas promediando una velocidad de 97.02 km / h para el recorrido de 3021 km, rompiendo el récord de recorrido del anterior Nuna 1 del equipo.
Nuna 3 (2005)
Nuna 3 fue uno de los favoritos para la edición 2005 del World Solar Challenge con una velocidad de prueba de conducción previa a la carrera de 130 km / h. El resultado final fue que los 3021 kilómetros entre Darwin y Adelaide se cubrieron en un récord de 29 horas y 11 minutos, con un promedio de unos 103 km / h. Este sigue siendo el récord actual del World Solar Challenge .
Nuna 4 (2007)
Los principales cambios en el Nuna 4 con respecto a su predecesor el Nuna 3 son un volante en lugar de palancas, un asiento vertical en lugar del conductor acostado y un panel solar más pequeño de 6 m² en comparación con los 9 m² anteriores. Estos cambios fueron necesarios por cambios en las reglas provocados por supuestos problemas de seguridad e intentos de hacer que el automóvil se pareciera más a un automóvil real, y por reducciones en el límite de velocidad en las carreteras australianas. El Nuna 4 ganó en 2007. [1]
Nuna 5 (2009)
Los principales cambios en el Nuna 5 con respecto a su predecesor, el Nuna 4, fue la disminución del peso de la batería, que pasó de 30 kg en 2007 a 25 kg. Otros cambios requirieron que los autos no pudieran competir con slicks (llantas lisas) usadas anteriormente, sino que requirieron llantas perfiladas (con pisadas o ranuras). Además, se requería que el conductor se sentara más erguido con un ángulo de asiento de, como máximo, 27 grados. [2] Terminó segundo.
Nuna 6 (2011)
Los principales cambios en el Nuna 6 con respecto a su predecesor, el Nuna 5, es el cambio de células solares a células de silicio monocristalino y la masa de la batería, ambos de acuerdo con las nuevas reglas. También se han reducido el peso del coche y la resistencia aerodinámica.
Nuna 7 (2013)
El principal cambio del Nuna 7 con respecto a sus predecesores es que tiene cuatro ruedas en lugar de tres, como lo requieren las nuevas reglas del desafío solar mundial. El vehículo también es asimétrico, ya que la cabina del conductor está en el lado derecho. El peso de las baterías y del vehículo apenas cambia con respecto a su predecesor, el Nuna 6. El Nuna 7 ganó el Bridgestone World Solar Challenge 2013.
Nuna 8 (2015)
En la clase de retadores, el equipo de la Universidad Tecnológica de Delft retuvo el título con Nuna 8 y una velocidad promedio de 91,75 km / h (57,01 mph), justo por delante de sus homólogos holandeses, la Universidad de Twente, que lideró la mayor parte de la carrera. , pero terminó solo 8 minutos detrás de ellos en segundo lugar. [3] Una versión modificada del coche, Nuna 8S, ganó el Sasol Solar Challenge 2016 en Sudáfrica.
Nuna 9 (2017)
En la categoría de retadores, el equipo de Delft retuvo nuevamente su título con Nuna 9 y una velocidad promedio de 81,2 km / h (50,5 mph), justo por delante del equipo Solar Car de la Universidad de Michigan . [4] Una versión modificada del automóvil, Nuna 9S, ganó el Sasol Solar Challenge 2018 en Sudáfrica.
Ver también
- El Twente One , un coche de carreras solar holandés de la Universidad de Twente .
- El SolUTra , el coche de TU que precedió al Twente One.
- Los coches solares Stella de la Universidad Tecnológica holandesa de Eindhoven que ganaron la clase Cruiser de la WSC en 2013 y 2015.
- Lista de equipos de coches solares
- Desafío solar mundial
Referencias
- ^ TU Delft, Dossier Nuna 4 Archivado el 5 de noviembre de 2007en Wayback Machine , recuperado el 25 de octubre de 2007.
- ^ Reglamento técnico WSC 2009 [ enlace muerto permanente ]
- ^ "El equipo holandés Nuon celebra la victoria en la carrera World Solar Challenge de Darwin a Adelaide" . ABC News . 22 de octubre de 2015 . Consultado el 19 de junio de 2017 .
- ^ "RESULTADOS DEL DÍA 7 (archivados)" . WSC . 5 de noviembre de 2017. Archivado desde el original el 13 de noviembre de 2017 . Consultado el 13 de noviembre de 2017 .
enlaces externos
- www.nuonsolarteam.com
- El weblog del equipo de Nuna 3 (en gran parte de Australia)
- Página de Speedace en el equipo de Nuon Solar
- Fotos del equipo solar de Nuon