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Tremila km lungo l’Australia per testare le tecnologie più estreme in fatto di trazione elettrica ad alimentazione solare. E se vuoi aiutare il team di Emilia 3, partecipa alla campagna di crowdfunding!
Da Darwin ad Adelaide, da nord a sud dell’Australia, sono circa 3.000 chilometri: una bella traversata, figurarsi a compierla con auto elettriche alimentate dall’energia del sole. Eppure World Solar Challenge è proprio questo: una competizione tra equipaggi a bordo di vetture elettriche ad alimentazione fotovoltaica, realizzate da team provenienti da tutto il mondo.
Da sempre seguiamo la World Solar Challenge con grande interesse, non solo per l’attrazion che esercita vedere auto futuristiche attraversare un continente affascinante come l’Australia e percorrere in pochi giorni una distanza sulla strada pari al doppio di quella che c’è tra il punto più a nord e quello più a sud del nostro “stivale”, ma anche perché uno degli equipaggi è quello dell’italiana Onda Solare (www.ondasolare.com), che quest’anno metterà in pista la sua più recente Emilia 3.
La competizione si tiene ogni due anni e l’edizione 2013 proporrà novità nel Regolamento Tecnico, che impone quattro ruote invece delle tre dell’edizione 2011 e un cono di visibilità per il pilota all’interno del quale non ci devono essere parti di carrozzeria.
Nata nel 1982 da un’idea di Hans Tholstrup, World Solar Challenge ha preso ufficialmente il via nel 1987 e continua a mostrare al mondo lo sviluppo delle tecnologie alternative ai motori dei veicoli convenzionali.
Le automobili iscritte alla gara parteciperanno, in base alle loro caratteristiche, ad una delle tre classi di competizione: Challenger, Michelin Cruiser e GoPro Adventure.
La Challenger Class, cui parteciperà l’italiana Emilia III, è la più futuristica e tecnologica: le vetture sono dei gioielli di aerodinamica con 4 ruote, un pilota, lunghezza massima di 4,5 metri, larghezza massima di 1,8 m e non più di 6 m² di pannelli solari. Questa classe prevede una sola grande tappa (Darwin-Adelaide) da percorrere esclusivamente con energia solare, nel senso che vincerà la vettura che percorrerà la distanza prevista con la velocità media più alta. Nel 2011, la categoria Challenger Class è stata vinta da Tokai Challenger del team Tokai University (Giappone), che ha fatto registrare una velocità media di 91,54 km/h; al secondo posto si è piazzata la vettura Nuna 6 del team Nuon (Olanda) con una velocità media di 88,6 km/h, mentre terza classificata è stata la University of Michigan (U.S.A.) con la propria vettura Qantum, che ha marciato ad una velocità media di 84,33 km/h.
La Michelin Cruiser Class è destinata a veicoli più “stradali”, aventi 4 ruote e posto per un pilota e un passeggero. La sfida prevede tappe con soste prestabilite, durante le quali, la notte, avverrà la ricarica delle batterie nei check-point lungo il percorso. Lo scopo di questa categoria è proporre vetture stradali omologabili nei Paesi di origine dei team (proponibili come alternative alle auto attualmente in circolazione) attraverso un test dove le auto in gara vengono utilizzate come si farebbe con auto qualsiasi, quindi rifornite periodicamente e testate sul piano dell’autonomia di marcia.
La GoPro Adventure, infine, è riservata a veicoli che avevano partecipato alle edizioni passate: le vetture avranno 3 ruote, un pilota, dimensioni massime di 5 metri per 1,8 m, con 6m² di pannelli solari fotovoltaici. Questa categoria vuole dare importanza all’esperienza: permette di tornare a gareggiare anche a coloro i quali non hanno avuto i mezzi per costruire una vettura rispondente al nuovo regolamento della World Solar Challenge.
L’Italia in gara
Quest’anno la competizione vedrà misurarsi, nelle tre classi previste, 44 team provenienti da 25 nazioni. Il team italiano che parteciperà alla competizione non è nuovo a questa manifestazione: è Onda Solare, squadra formata da docenti, studenti e ricercatori dell’Università di Bologna e del CNR che si occupano della progettazione, ma anche da artigiani, operai e imprese emiliane (tra cui anche Ferrari).
Quest’anno che per raccogliere parte dei fondi necessari il team ha fatto ricorso al crowdfunding. Quanto volessero contribuite sono ancora in tempo:
Onda solare nasce nel 2005 e finora ha prodotto tre veicoli: Emilia 1 (2005), giunta al terzo posto nel World Solar Cycling Challenge; Emilia 2, che ha partecipato all’edizione 2011 della World Solar Challenge, ed Emilia 3, che gareggerà quest’anno.
Emilia 3 riprende il progetto base di Emilia 2, adeguato al nuovo regolamento tecnico della competizione, che ha costretto i team a ripartire quasi da zero per quanto riguarda i calcoli sull’aerodinamica (lo studio aerodinamico è stato fatto esclusivamente al computer usando il codice di simulazione fluidodinamica STAR-CCM+ messo a disposizione da CD-adapco) e sulla velocità raggiungibile, stimata in 90 km/h.
Scocca e telaio riprendono quelli di Emilia 2: la prima è in fibra di carbonio e il secondo in nomex, con particolari in kevlar. Invece, ruote, cerchi, sistema sterzante, forcellone posteriore, scatola guida (il cui concept è derivato dalle tecnologie usate in Formula 1) sono stati riprogettati. Il materiale per la sospensione anteriore è stato sviluppato in collaborazione con i ricercatori del Dipartimento di Ingegneria Meccanica dell’Università di Bologna: le molle sono a balestra a sviluppo lineare in sandwich, che collega tra loro le ruote anteriori. La balestra è in legno di acacia stagionato e prepreg in fibra di carbonio.
La propulsione di Emilia 3 è a motoruota (integrazione dei motori elettrici all’interno delle ruote posteriori): una soluzione che permette di eliminare la trasmissione, aumentando il rendimento del veicolo e riducendone il peso. La motoruota è composta da un motore sincrono a magneti permanenti a rotore esterno che, grazie agli avanzati algoritmi di calcolo, all’utilizzo di software di simulazione e agli elementi utilizzati nella progettazione, raggiunge il 97% di efficienza.
I 6 m² di celle fotovoltaiche al silicio monocristallino forniscono poco più di 1,3 kW grazie all’eccellente rendimento, superiore al 22%. La ricerca che ha portato alla creazione del pannello solare di Emilia 3 è stata incentrata sul massimo rendimento delle celle, sull’affidabilità e sull’ottimizzazione dei pesi in funzione della massima leggerezza della vettura. La laminazione del pannello fotovoltaico è stata curata da Solbian Energie Alternative. La laminazione è un processo estremamente delicato poiché le celle fotovoltaiche, costituite da silicio e spesse poco più di un decimo di millimetro, devono essere incapsulate per adattarsi alla superficie del veicolo solare senza danneggiarsi.
La gestione dell’elettricità ricevuta dai pannelli fotovoltaici, la ricarica degli accumulatori, nonché il controllo del motore e il recupero di energia elettrica da esso in fase di decelerazione, sono affidati a un sistema a microprocessore a 32 bit, adatto per sistemi “mission critical”. Il firmware in ridondanza permette di gestire al meglio, attraverso algoritmi di controllo integrati, l’uso delle fonti energetiche tanto in automatico quanto in semiautomatico (in modo che il pilota possa intervenire variando alcuni parametri di cruise control) e in manuale. Questa modalità comporta la gestione della vettura attraverso i comandi impartiti via radio dal team che si trova a bordo del mezzo di appoggio; il sistema di controllo darà al pilota informazioni per agire sui rapporti del cambio in funzione della coppia necessaria a mantenere il mezzo alla velocità ottimale in base al percorso e all’energia disponibile.
La gestione dei pannelli fotovoltaici avviene con la tecnica MPPT, che permette di ottenere la massima potenza dai pannelli fotovoltaici. Il gruppo batteria di Emilia 3 è agli ioni di litio, pesa 21 kg e a piena carica può garantire un’autonomia di oltre 300 km in caso di scarso irraggiamento solare. La batteria è formata da 442 celle, gestite da un Battery Management System che tiene sotto costante controllo tensioni e temperature delle celle che costituiscono il pacco batteria, al fine di garantirne una perfetta equalizzazione.
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