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Das Nuna 3 ist ein fahrzeug, das Solarenergie als Stromquelle verwendet. Das Nuna 3 wurde gebaut, um an der Weltsolar-Challenge 2005 im Australien. Das Nuna 3 gewann dieses Rennen, indem er die 3021 km Distanz von Darwin nach Adelaide in einer Rekordzeit von 29 Stunden 11 Minuten (Durchschnitt ca. 103 km/h) zurücklegte.
Gebaut wurde das Auto von Studenten der Technische Universität Delft, vereint im Nuon Solar Team.
Im Vergleich zu seinen Vorgängern Nuna 1 und Nuna 2, wurden Verbesserungen in der Aerodynamik, gab es was besseres Solarzellen verwendet, und war es? Gewicht niedriger. Außerdem wurden viele kleine Verbesserungen vorgenommen.
Die Mannschaft
Es Nuon Solar Team bestand aus elf Studenten der Technische Universität Delft (Tu Delft). Sie kommen aus verschiedenen Disziplinen und hatten ihr Studium ab September 2004 auf Eis gelegt, um gemeinsam die erneuerte Nuna 3 zu konzipieren und zu bauen. Da es kleine Unterschiede zwischen den Hauptanwärtern auf den Sieg gibt, war es wichtig, vom erfolgreichen Vorgänger zu lernen Nuna 2 und Verbesserungen an vielen Details zu entwickeln und zu testen.
Die TU trägt dazu bei, indem sie Hightech-Werkstätten und Labore zur Verfügung stellt. Das Team wurde vom ersten Astronauten der Niederlande beraten Wubbo Ockels, wer an der TU (Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik) war als Professor verbunden.
Das Auto - Wichtige Daten
| Maße | 5 x 1,8 x 0,8 m | (L x B x H) |
| Masse (ohne Fahrer) | 189 kg | |
| Räder | 3 Räder | 2 vorne, 1 hinten |
| Effektive Solarpanel-Oberfläche | 9 m2 | |
| Effizienz Solarzellen | ± 27% | Die Zellen bestehen aus GaAs, dieser Zellentyp wird auch in der Raumfahrt verwendet. Im Vergleich dazu beträgt der Wirkungsgrad der am häufigsten verwendeten Panels zur Stromerzeugung 15 % |
| Luftwiderstandsbeiwert | 0,07 | Im Vergleich dazu haben heutige Autos einen Wert zwischen 0,25 und 0,35 |
| Wirkungsgrad des Antriebsmotors | > 97% | Zum Vergleich: Ein durchschnittlicher Elektromotor hat einen Wirkungsgrad von 85 % |
| Batteriekapazität | 5 kWh | Zum Vergleich: Eine gewöhnliche 80 Ah Autobatterie mit einem Gewicht von 24 kg hat eine Kapazität von 1 kWh |
| Masse Batterie | 30 kg |
Technische Highlights
Um gute Chancen auf den Sieg zu haben, muss das Auto:
- unterwegs so viel Energie wie möglich von der Sonne aufnehmen können (siehe die Solarzellen)
- verbrauchen Sie so wenig Energie wie möglich, um mit einer bestimmten Geschwindigkeit zu fahren; Dies bedeutet, dass besondere Aufmerksamkeit gewidmet wird auf:
- es Effizienz mit denen die elektrische Energie wird umgewandelt in die mechanische Energie des angetriebenen Rades
- die Summe Fahrwiderstand, die betroffen ist von:
- das Luftwiderstand
- das Rollwiderstand
Die Solarzellen
Das Solarzellen sind gemacht aus Galliumarsenid (GaAs) und bestehen aus drei Schichten (GaAs Advanced Triple Junction). Sonnenlicht, das durch die oberste Schicht dringt, wird dann in den folgenden Schichten wieder genutzt, um Lichtenergie in Strom umzuwandeln. Diese Art von Solarzellen gehört zu den besten, die derzeit erhältlich sind. Die Rendite beträgt mehr als 26%.
Neben Solarzellen mit einem hohen Wirkungsgrad ist es auch wichtig, eine möglichst große Oberfläche der Solarzellen zu haben. Daher die Solarzellen Bedecken Sie die gesamte Oberseite (außer dem Cockpit). Jede Solarzelle liefert die maximale elektrische Energie, wenn die Sonnenstrahlen senkrecht auf sie einfallen. Wenn nicht, die gelieferte elektrische Energie aus (ungefähr mit dem Kosinus vom Winkel zur Normalen). Da das Rennen 2005 im September stattfindet (und nicht im Oktober oder November in den Vorjahren), steht die Sonne in Australien tiefer am Himmel, wo sie im frühen Frühjahr niedriger steht. Um dies auszugleichen, wurden nun möglichst viele Zellen seitlich (insbesondere an den Radkappen) des Autos verbaut.
Eine Solarzelle liefert mit einer bestimmten Menge Sonnenlicht eine bestimmte Menge Strom. Die Spannung der Solarzelle hängt von der Last (genauer: dem Widerstand der Last) ab. Die Leistung ist das Produkt aus Spannung und Strom und hängt daher auch von der Last ab. Ab einer bestimmten Spannung sinkt der Strom einer Solarzelle recht schnell auf Null, wie die nebenstehende Grafik zeigt.
Allerdings haben die Batterien eine ziemlich konstante Spannung, die auch einen ganz anderen Wert hat als die der Solarzellen. Daher muss eine Spannungstransformation erfolgen. Denn hier geht es um DC geht ist normal normal Transformator, die nur mit Wechselstrom funktioniert, nicht verwendbar.
Außerdem ist die Spannungsumwandler Stellen Sie sicher, dass die von den Solarzellen angezeigte Last so ist, dass die Solarzellen die maximale Leistung liefern, sodass sie sich im Diagramm oben auf der grünen Linie befinden. Das Gerät, das dies tut, heißt Maximaler Power Point Tracker (MPPT). Auch hier geht es darum, eine möglichst hohe Rendite (>97%) dieser Conversion zu erzielen. Es gibt insgesamt 4 MPPTs in Nuna3, die Eingangsspannung (Spannung des Panels) liegt zwischen 96 und 135 Volt, die Ausgangsspannung ist die Batteriespannung, die maximal bei etwa 200 Volt liegt.
Aerodynamisches Design
Das Aerodynamischer Widerstand ist ein wichtiger Teil des Ganzen Widerstand auf die das Fahrzeug während der Fahrt trifft. Beeinflusst den Frontbereich und die rationalisieren. Jede Abweichung von der idealen Stromlinie führt zu Wirbeln in der Luft, die Energie kosten. Die ideale Stromlinie wird in mehreren Schritten realisiert:
- Durch Computersimulationen des Designs.
- Durch das Testen eines maßstabsgetreuen Modells in a Windkanal. Durch das Auftragen von flüssigen Farbstoffen auf dieses Modell kann beispielsweise untersucht werden, wie sich die Luftströmungen über die Oberfläche bewegen. Das Foto rechts wurde während eines der Tests im Windkanal des Low Speed Laboratory der TU Delft aufgenommen.
- Durch das Testen des echten Autos im Windkanal. Der deutsch-niederländische Windkanal ist in Emmeloord benutzt.
Von dem meteorologisch Daten aus dem Gebiet, in dem der Wettbewerb stattfindet, kann gefolgert werden, dass starke Seitenwinde berücksichtigt werden müssen. Die Nuna 3 Radkappen sind jetzt so konstruiert, dass sie bei Seitenwind eine zusätzliche Vortriebswirkung haben.
Antriebsmotor
Der Motor ist komplett in das angetriebene (Hinter-)Rad eingebaut. Dadurch werden Verluste durch die Übertragung zwischen Motor und Rad vermieden, wie es bei einem normalen Pkw der Fall ist Getriebe und der Kardanantrieb passiert.
Der Motor ist ein verbessertes Design, das von der . entwickelt wurde schweizerisch Feste drivetek, ein ausgründen des Hochschule für Technik und Architektur Biel. Die Verbesserungen betreffen: ein 30 % geringeres Gewicht (10 kg), 50 % mehr Leistung (über 2400 W) und ein 45 % höheres Drehmoment (20 Nm).
Auch der Wirkungsgrad des Motors hat sich verbessert und liegt nun über 98%. Wie die Grafik rechts zeigt, ist diese Effizienz jedoch etwas geschwindigkeitsabhängig und umso höher, je schneller man fährt.
Performance
Bei einem der vielen Tests in den Niederlanden vor der Verschiffung nach Australien erreichte die Nuna 3 eine Geschwindigkeit von 130 km/h. Am ersten Renntag wurde eine Rekordgeschwindigkeit von 140 km/h erreicht.
Tempomat
Nuna3 ist das erste und einzige Auto der WSC mit adaptivem Tempomat. Das bedeutet, dass die ideale Geschwindigkeit, die in Mission Control (dem Auto hinter Nuna) ermittelt wird, direkt an den Tempomaten gesendet wird. Das Auto wird daher ohne Zutun des Fahrers beschleunigen oder verzögern, um die optimale Geschwindigkeit so weit wie möglich beizubehalten. Der Fahrer muss das Auto nur auf der Straße halten.
Das Rennen
Um das Rennen zu gewinnen, braucht es nicht nur ein hochmodernes Auto, sondern die Strecke muss auch auf die cleverste Art gefahren werden. Deshalb hat das Team in den zwei Monaten vor dem Rennen die Strecke ausgiebig erkundet und zum Beispiel die zu überbrückenden Höhenunterschiede kartiert und Geographisches Positionierungs System Daten verknüpft. All dies, um während des Rennens selbst bestmöglich vorbereitet zu sein, um jederzeit die optimale Fahrgeschwindigkeit ermitteln zu können.
Strategie
Trotz aller Tests und anderer Vorbereitungen bleibt ein Unbekannter: das Wetter. Die sammelbare Sonnenmenge, die an sich auch tageszeitabhängig ist, wird stark von Wolken beeinflusst. Während des Rennens ist es daher wichtig, die zu erwartenden Wetterbedingungen auf der befahrenen Strecke ständig zu kennen.
All diese Daten dienen als Input für ein Computermodell, das jederzeit die optimale Geschwindigkeit berechnet, die der Fahrer halten sollte.
Der Konvoi
Mindestens genauso wichtig ist daher neben dem Fahrer der nachfolgende Wohnwagen. Gewöhnliche Autos, vollgestopft mit Computern und anderen Geräten. Durch Telemetrie erhalten kontinuierlich Daten über den aktuellen Zustand der Batterien und die Menge der eingefangenen Sonnenenergie. Dies sind auch Daten, die in den Computer eingegeben werden, um die beste Fahrgeschwindigkeit zu berechnen.
Verlauf der World Solar Challenge
- 5. August 2005
- Das Team kommt in Adelaide an.
- 2. September 2005
- Das Straßenzulassung (Genehmigung zum Fahren auf öffentlichen Straßen) wurde erteilt.
- 16. September 2005
- Bei einer Probefahrt landet das Auto im „Rough“ neben der Straße. Eine defekte Radaufhängung scheint die Ursache zu sein. Der Schaden ist auch Umfrage und wurde nach ein paar Tagen repariert.
- 22. September 2005
- Der Nuna 3 ist von der Organisation zugelassen. mit anderen Worten den Anforderungen der Wettbewerbsordnung entspricht.
- 24. September 2005
- Die Nuna 3 qualifiziert sich für den 8. Startplatz. Das ist besser als die Ausgangspositionen, die die beiden Vorgänger erreicht haben.
- 25. September 2005
- Die Nuna 3 legte am ersten Tag eine Distanz von 827 km zurück und ging mit einer halben Stunde Vorsprung auf die Nummer zwei, das Michigan Team, in Führung.
- 26. September 2005
- Am zweiten Tag legte die Nuna 3 eine Strecke von 835 km zurück. Die längste jemals während einer World Solar Challenge. Der Vorsprung auf die Nummer 2, das Michigan-Team, beträgt nun 132 km.
- 27. September 2005
- Der Tagesrekord wurde wieder gebrochen. Sie legten 858 km zurück, was einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 107 km/h entspricht, etwas unter der Höchstgeschwindigkeit von 110 km/h in Südaustralien. Der Vorsprung auf Nummer 2, jetzt das australische Aurora-Team, hat sich auf 2 Stunden erhöht. Es sind noch 500 km.
- 28. September 2005
- Nuna 3 gewinnt mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 102,75 km/h, einem neuen Rekord.
Die Hauptgegner
Das Universität von Michigan, der Gewinner der American Solar Challenge, war einer der Hauptgegner. Außerdem ist das Auto der MIT und vielleicht die Japaner Ashiya-Universität Mannschaftskonkurrenten.
In diesem Jahr werden zum ersten Mal auch zwei andere europäische Teams gegeneinander antreten: das andere niederländische Team, das Raedthuys Solar-Team des Universität Twente und der Umicore Solar-Team von Löwen.
Silvester-Stunt
Die Nuna 3 wurde am 27. Dezember 2005 aus einer Werkstatt der Technischen Universität in Delft gestohlen. Am Neujahrstag 2006 tauchte das Solarauto wieder im Hotel Vreewijk in . auf Drachen. Er war wie Silvester-Stunt aufgenommen vom Silvesterteam "Vrijstaat Folgeren" aus Drachten. Sie wollten auf die hohen Benzinpreise aufmerksam machen. Diese Silvester-Crew machte auch zum Jahreswechsel 2003/2004 durch die Schiffsde Neeltje Jacoba mitbringen..
Siehe auch
| Liste von Fahrzeuge entwickelt und verwendet von Nuon Solar-Team des Technische Universität Delft während der Weltsolar-Challenge |
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Externe Links
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