Myšlenka elektromobilu, který si značnou část energie obstará sám, už dávno není jen tématem futuristických studií. Studenti americké Clemson University společně s odborníky BMW postavili funkční prototyp, který má za vhodných podmínek během běžného provozu vyrobit dokonce více elektřiny, než kolik jí spotřebuje na samotnou jízdu.
Experimentální vůz vznikl v rámci projektu Deep Orange 17 a ukazuje, kam až lze posunout energetickou účinnost automobilu, pokud se spojí velmi nízká hmotnost, solární články integrované do karoserie, propracovaná aerodynamika a úsporně řízený elektrický pohon.
Zásadní bylo podívat se na auto jinak
Vývoj začal na podzim roku 2024. Zadání od BMW přitom nebylo úplně obvyklé. Cílem nebylo pouze postavit elektromobil s co nejnižší spotřebou, ale zjistit, zda může osobní auto při každodenním používání získat ze svého okolí více energie, než kolik jí během jízdy potřebuje.
Studenti proto nevycházeli pouze z klasických laboratorních testů nebo standardizovaných jízdních cyklů. Zaměřili se také na skutečné chování řidičů.
Mohlo by vás zajímat
Právě tady se ukázala jedna důležitá věc. Osobní automobily většinu svého života vůbec nejezdí. Dlouhé hodiny stojí na parkovištích před domy, kancelářemi, obchody nebo školami. A právě tento čas může vůz využít k výrobě elektřiny ze slunečního záření.
Karoserie funguje jako elektrárna
Solární systém proto není přidán pouze jako samostatný panel na střeše. Fotovoltaické články jsou součástí velké části vnějšího povrchu automobilu.
Celkem jich vůz používá více než 1 700. Na jejich vývoji spolupracoval také německý výzkumný institut Fraunhofer ISE.
Důležitou vlastností systému je schopnost pokračovat ve výrobě elektřiny i v situaci, kdy část karoserie zastíní strom, budova nebo jiný automobil. Běžné solární systémy totiž mohou při částečném zastínění ztrácet značnou část výkonu.
Samotné články jsou chráněny speciální odolnou fólií. Její vzhled byl vytvořen pomocí laserové technologie, takže vůz nemusí kvůli solárnímu systému působit jako pojízdný fotovoltaický panel.
Elektřinu navíc nevyrábí pouze při stání. Solární články pracují také během jízdy, takže vůz může svou baterii průběžně doplňovat prakticky kdykoliv, kdy na něj dopadá dostatek slunečního světla.
Dojíždění 20 kilometrů, energie na dalších 50
Vývojáři se samozřejmě snažili zjistit, zda celý koncept funguje také mimo ideální laboratorní podmínky. Pomocí počítačových simulací proto analyzovali sluneční podmínky v několika výrazně odlišných lokalitách. Vybrali americké Greenville, německý Frankfurt, španělský Madrid a indickou Bombaj. Model počítal s každodenním dojížděním na vzdálenost přibližně 20 kilometrů.
Výsledek byl překvapivý. Při tomto způsobu používání dokázal automobil v průměru získat tolik energie navíc, že by její přebytek vystačil přibližně na dalších 50 kilometrů jízdy. Podobného výsledku měl dosahovat ve všech čtyřech sledovaných lokalitách.
To ovšem neznamená, že by samotné solární panely dokázaly pohánět běžné těžké elektrické auto stejným způsobem. Klíčem celého projektu je především mimořádně nízká energetická náročnost samotného vozidla.
Váží jen zlomek běžného elektromobilu
Deep Orange 17 má hmotnost pouhých 550 kilogramů. To je mimořádně nízká hodnota nejen na poměry elektromobilů, ale prakticky jakéhokoliv moderního osobního auta. Podobně velké sériové vozy mohou být několikanásobně těžší.
Konstruktéři proto velmi pečlivě vybírali materiály. Základ konstrukce využívá ocel tam, kde je potřeba zajistit potřebnou pevnost a bezpečnost posádky. Na dalších místech se objevuje hliník a uhlíková vlákna.
Část kovových spojovacích prvků vznikla prostřednictvím 3D tisku. Díky tomu mohli konstruktéři vytvořit díly přesně podle potřeb konkrétního místa a zároveň odstranit materiál tam, kde nebyl nezbytný.
Nízká hmotnost je pro celý koncept zásadní. Čím méně energie potřebuje automobil k pohybu, tím větší část jeho spotřeby mohou pokrýt relativně malé solární plochy na karoserii.
Tvar auta inspirovala příroda
Při hledání vhodného tvaru karoserie se konstruktéři inspirovali také přírodou. Konkrétně rybou známou jako boxfish.
Její tělo dokáže kombinovat relativně velký vnitřní objem s příznivým prouděním vody kolem povrchu. Podobný princip chtěli studenti využít také u automobilu.
Výsledkem je karoserie navržená tak, aby nabídla dostatek prostoru pro posádku, ale současně měla co nejnižší aerodynamický odpor.
Úspornost dále podporuje rekuperace energie při zpomalování, inteligentní rozdělování točivého momentu a software, který se snaží celý elektrický pohon provozovat co nejefektivněji.
Jmenuje se Luminetta
Výsledný automobil dostal jméno Luminetta. Jde o dvoudveřové kupé, jehož vzhled částečně odkazuje na historii automobilového designu, současně ale působí jako svébytný experimentální vůz.
Ani interiér přitom nezůstal jen u nejjednoduššího prototypového řešení. Studenti vytvořili vlastní uživatelské rozhraní, které umožňuje sledovat provozní údaje a telemetrii automobilu v reálném čase.
Součástí výbavy je také podpora Apple CarPlay a Android Auto, takže vůz kombinuje experimentální techniku s funkcemi, na které jsou řidiči zvyklí ze současných sériových automobilů.
Studenti si prošli vývojem skutečného auta
Na projektu pracovalo celkem 16 studentů magisterského programu automobilového inženýrství Clemson University.
Program Deep Orange je neobvyklý tím, že studenti neřeší pouze jednotlivé teoretické úkoly. Procházejí prakticky celým procesem vzniku automobilu.
Začínají průzkumem trhu a definováním základní koncepce, následně navrhují konstrukci, pohon a další systémy a nakonec musí vytvořit skutečně funkční prototyp, který lze testovat.
Právě možnost projít kompletním vývojem automobilu je zkušeností, ke které se běžný student automobilového inženýrství dostane jen velmi obtížně.
Výzkumný tým BMW projekt připravoval několik let a podle jeho zástupců bylo jedním z největších úspěchů už samotné překonání množství technických problémů, které během vývoje podobně neobvyklého automobilu vznikly.
Vývoj nekončí hotovým prototypem
Studenti zapojení do projektu absolvovali studium 7. srpna, samotný automobil tím ale svou cestu nekončí. Další výzkum má pokračovat v automobilovém výzkumném centru Clemson University v Jižní Karolíně. Vývojáři chtějí dál analyzovat možnosti solárních článků integrovaných přímo do karoserie i další způsoby zvyšování energetické účinnosti automobilů.
Mohlo by vás zajímat
Luminetta by se měla představit také širší veřejnosti na technologickém veletrhu CES v roce 2027. Projekt přitom nemusí být zajímavý pouze kvůli samotnému autu. Pro studenty představuje mimořádnou zkušenost, protože si během studia mohli vyzkoušet práci velmi podobnou skutečnému vývoji nového modelu v automobilce. A právě zkušenosti s lehkými konstrukcemi, elektromobilitou, solární technologií nebo řízením spotřeby budou v automobilovém průmyslu pravděpodobně stále žádanější.
Napsat komentář