Over twee weken, op 13 oktober 2019 om precies te zijn, gaan de 19 leden van het Solar Team Twente met hun RED E zonneauto van start in de Bridgestone World Solar Challenge in Australië. Een race van maar liefst 3.000 kilometer lang dat vanaf het noordelijk gelegen Darwin dwars door de outback naar het zuidelijke Adelaide gaat. Het doel is natuurlijk om als eerste aan te komen in Adelaide en de overwinning op te eisen. Om dat doel te bereiken heeft Solar Team Twente weer een (ver)nieuw(d)e zonneauto ontworpen en gebouwd, de RED E. Tijd om eens nader in te zoomen op de nieuwe vernuftigheden die Solar Team Twente heeft toegepast in het nieuwe ontwerp.
Galliumarsenide zonnecellen
Een grote verandering van de RED E ten opzichte van zijn voorganger is het type zonnecellen dat wordt gebruikt. In plaats van silicium-zonnecellen gebruikt de RED E galliumarsenide zonnecellen. Dure, breekbare cellen met een hoog rendement die normaliter vooral toepassing vinden in de ruimtevaart. Helemaal nieuw is dit niet, de zonneauto’s van Solar Team Twente uit 2005, 2007 en 2009 gebruikten ook al deze bijzondere zonnecellen.
Echter is er een belangrijk verschil tussen de RED en de toenmalige auto’s, namelijk in de manier waarop de cellen worden gemonteerd op de auto. Door een techniek genaamd ‘shinglen’ toe te passen wordt het effectieve oppervlak van de zonnecellen vergroot van 94,3% naar 99,5%. Dit wordt bereikt door de randen van de zonnecellen lichtjes over elkaar heen te leggen waardoor de cellen elkaar overlappen.
Catamaran op wielen.
De beslissing van Solar Team Twente om galliumarsenide zonnecellen te gebruiken heeft gevolgen voor het ontwerp van de zonneauto. Omdat de toepaste zonnecellen een hoog rendement hebben heeft de organisatie in het technische reglement voor geschreven dat het totale oppervlak van de zonnecellen gelimiteerd is op 2,64 vierkante meter in plaats van vier vierkante meter voor ‘normale’ zonnecellen.
Dit heeft tot gevolg dat de auto in zijn geheel kleiner moet worden, immers ga je geen onnodige vierkante meters meeslepen. Hierdoor is RED E maar liefst een kleine 1,5 meter korter geworden dan de voorganger. Het grootste verschil is aan de voorkant van de auto te zien, de overhang aan de voorkant is verdwenen.
Desondanks is wel vastgehouden en doorontwikkeld aan het Catamaran ontwerp principe. In dit ontwerp zit er een grote opening tussen de linker en rechter rij van wielen, waardoor de lucht gemakkelijk onder de zonnecellen door stroomt. Dit in tegenstelling tot een ‘druppel’ ontwerp waarbij de lucht over de auto heeft wordt geleid.
De aerodynamische buitenkant, ook wel ‘shell’ genoemd, is opgebouwd uit een sandwich constructie waarbij de lichte binnenkant van Rohacell schuim wordt omhuld door TexTreme carbonvezel. De krachten die vrijkomen op de ‘shell’ zijn voor elke plek precies berekend waardoor de dikte van zowel het schuim en het carbon varieert en voor elke plek is geoptimaliseerd.
Aandrijving
Om de 3.000 kilometer zo snel mogelijk te overbruggen heb je natuurlijk een krachtige elektromotor nodig. Solar Team Twente heeft de elektromotor met een efficiency van meer dan 95% geïntegreerd in het rechter achterwiel. Dat is geen verandering met voorgaande auto’s van Solar Team Twente aangezien dit concept al sinds 2013 wordt toegepast. Wel wist het team ons te verzekeren dat er de afgelopen twee jaar weer verbeteringen zijn doorgevoerd in de motor. Al met al moet de motor in staat zijn de auto tot een topsnelheid van over de 130 kilometer per uur te brengen.
Accupakket
Sinds de lancering van de RED E in de Grolsche Veste vallen we de mediavertegenwoordigster van Solar Team Twente continue lastig met vragen over het accupakket. Misschien moeten we het zelfs zeuren noemen. Want wie de afbeelding met de technische innovaties goed bestudeert ziet dat er met geen woord wordt gerept over een accupakket. Toch bevestigt het team op onze vragen dat er wel degelijk een accupakket in de RED E aanwezig is. Wel wilde het team nog kwijt dat “Super B helpt ons met de assemblage en transport van de accu’s”
Dan gaan wij even een beetje speculeren en ‘verstaan’ we onder ‘assemblage’ dat de batterijen van Super B afkomstig zijn. Super B staat bekend om zijn Lithium IJzerfosfaat accu’s, ook wel bekend onder de aanduiding LiFePO4. En laten we die aanduiding nou net in het reglement van de Bridgestone World Solar Challenge tegenkomen onder kopje ‘2.5 Energy Storage’. Daar staat een mooi tabelletje waarin gesteld wordt dat een LiFeP04 accu niet meer dan 40.00 kilogram mag wegen.
Blijkbaar is gewicht dus de limiterende factor voor de accu van de zonneauto. Dan is het verrekte handig dat LiFePO4 accu’s behoorlijk licht zijn. Op de website van Super-B lezen we dat immers:
“De lithium-ijzerfosfaat-accu’s bieden uitstekende prestaties door de combinatie van een hoge energiedichtheid en een lager gewicht. Een enkele Super B-accu weegt tot 80% minder dan conventionele accu’s en is ook kleiner in omvang”
En daarmee lijkt Super B het beter te doen dan de concurrentie. Vergelijken we bijvoorbeeld een 160Ah EV tractie accu van Super B met een soortgelijke accu van Vitron dan weegt volgens Super B hun accu 26,9 kg terwijl de LiFOP04 accu van Vitron 33 kg weegt.
We beginnen te begrijpen waarom het antwoord van Solar Team Twente op onze vragen nog steeds is:
“Over het accupakket kunnen we helaas nog niet zo veel kwijt”
Aansturing met een primeur
We kennen allemaal wel de uitdrukkingen “De eerste zullen de laatste zijn” en “hardlopers zijn doodlopers” Ofwel, je kan wel een hele krachtige motor hebben die de zonneauto heel snel kan laten rijden, maar als de accu leeg is en de zonnecellen het niet bijhouden dan sta je toch stil.
En daarom dat we dit overzicht eindigen met misschien wel één van de belangrijkste noviteiten van de RED E, namelijk een volledig nieuwe, zelf ontwikkelde, Motor Controller Unit (MCU)
De MCU regelt de aansturing van de elektromotor aan de hand van een ingestelde snelheid. De unit houdt dus de snelheid van de motor en de zonneauto in de gaten en stelt dan de hoeveelheid energie bij die vanuit de zonnecellen en/of accu aan de elektromotor moet worden geleverd aan de elektromotor.
Hoe efficiënter dit proces wordt uitgevoerd hoe verder je kan doorrijden met dezelfde hoeveelheid energie. En hoe groter de kans daarmee wordt dat je als eerste over de finishlijn komt in Adelaide.
