سيارة كهربائية شمسية مدعومة من BMW قد تحصد يوميًا طاقة تفوق ما تستهلكه في القيادة

أكثر من 1,700 خلية شمسية تواصل العمل أثناء توقف السيارة

في خريف 2024، طرحت BMW سؤالًا على طلاب الدراسات العليا في برنامج Deep Orange بجامعة كليمسون: هل يمكن لسيارة كهربائية أن تولّد، خلال يوم اعتيادي من الاستخدام داخل المدن، طاقة تفوق ما تستهلكه في القيادة؟ وجاءت إجابتهم في صورة Deep Orange 17، المعروفة أيضًا باسم Luminetta، وهي كوبيه كهربائية ببابين. وعمل فريق البحث والتطوير لدى BMW إلى جانب طلاب كليمسون، فيما كانت BMW الراعي الرئيسي للمشروع.

دُمجت أكثر من 1,700 خلية كهروضوئية في الأسطح الخارجية للسيارة، ما يتيح لها حصد الطاقة أثناء السير والتوقف على حد سواء. وطُوّر النظام الشمسي بالتعاون مع معهد فراونهوفر الألماني لأنظمة الطاقة الشمسية ISE. ويتيح تصميمه للمصفوفة مواصلة توليد الكهرباء حتى عند تظليل أجزاء من الألواح.

أجرى المطورون نمذجة لتوافر أشعة الشمس والظروف البيئية في غرينفيل وفرانكفورت ومدريد ومومباي. وبافتراض قطع 20 كم يوميًا، ولّدت السيارة من الطاقة الشمسية، في المتوسط عبر المواقع الأربعة، ما يكفي لتعويض الطاقة المستهلكة في تلك الرحلة اليومية، مع بقاء فائض يعادل قطع نحو 50 كم إضافية.

بعبارة أخرى، تشير المحاكاة إلى أن حصيلة يوم من الطاقة الشمسية يمكنها تعويض الطاقة المستخدمة لقطع 20 كم، مع توفير ما يعادل مدى قيادة إضافيًا يبلغ نحو 50 كم. والأهم أن هذه الأرقام مستمدة من عمليات محاكاة، وليست من اختبارات قيادة فعلية أُجريت في المدن الأربع.

ويُعد إدراج فرانكفورت مثيرًا للاهتمام خصوصًا من منظور أوروبي، إذ يُظهر أن النظام لم يُقيّم في مناخات مشمسة استثنائيًا فحسب. ومع ذلك، لا يمكن إسقاط نتيجة فرانكفورت مباشرة على ظروف شمال أوروبا، إذ تؤثر شدة الإشعاع الشمسي والفصل وظروف ركن السيارة تأثيرًا كبيرًا في مردود الطاقة.

وزن يبلغ 550 كجم يغيّر معادلة الطاقة

لم تكن الألواح الشمسية وحدها كافية لتحقيق أرقام كهذه. إذ لا يتجاوز وزن Deep Orange 17 مقدار 550 كجم، ما يعني أنها تحتاج إلى طاقة أقل بكثير للتسارع ومواصلة الحركة مقارنة بسيارة كهربائية حديثة تزن طنين.

يجمع هيكلها متعدد المواد بين الفولاذ الإنشائي والألومنيوم وعناصر إنشائية من ألياف الكربون ووصلات معدنية مطبوعة بتقنية 3D. ويُستخدم الفولاذ أساسًا لحماية مقصورة الركاب وتعزيزها، فيما تساعد المواد الأخف على خفض الوزن الإجمالي إلى أدنى حد.

وفي تصميم الهيكل الخارجي، استلهم الفريق أيضًا الخصائص الديناميكية الهوائية لسمكة الصندوق، التي يحد شكلها الانسيابي من مقاومة الهواء مع الحفاظ على الرحابة الداخلية. كما يعزز الكبح المتجدد والتوزيع الذكي لعزم الدوران وأدوات التحكم المحسّنة في منظومة الدفع كفاءة استخدام الطاقة.

وهذا الوزن البالغ 550 كجم هو ما يجعل المشروع لافتًا على نحو خاص. فلا تعتمد Deep Orange 17 على حل تقني سحري واحد لتحقيق استهلاك منخفض للطاقة؛ بل تعمل خلاياها الشمسية ووزنها المنخفض وديناميكيتها الهوائية وأنظمة التحكم فيها معًا لتقليل كمية الكهرباء التي تحتاج السيارة إلى سحبها من الشبكة.

مواصفات البطارية والمحرك لا تزال طي الكتمان

لا تحدد المواد المنشورة من BMW وكليمسون سعة بطارية الدفع أو قدرة المحرك الكهربائي أو عزم الدوران أو القدرة القصوى للشحن أو مدى القيادة التقليدي. وهذا يحد من جدوى المقارنات المباشرة مع السيارات الكهربائية الإنتاجية من حيث التسارع أو مدى WLTP. ويهدف المشروع إلى إظهار إمكانات التنقل اليومي ذي الحصيلة الإيجابية من الطاقة، بدلًا من تسجيل أرقام قياسية في الأداء أو المدى.

وهنا أيضًا يكمن اختلافها الجوهري عن السيارات الكهربائية الأوروبية الحالية. إذ تعتمد الشركات المصنّعة عادةً على بطاريات كبيرة لتوفير مدى طويل، بينما تتعامل Deep Orange 17 مع المسألة من الاتجاه المعاكس: خفض احتياجات السيارة من الطاقة إلى أدنى حد أولًا، ثم توليد جزء من الكهرباء التي تحتاجها على متنها.

ليست معاينة لطراز جديد من BMW

لا توجد أي إشارة إلى أن Deep Orange 17 تمهّد لطراز إنتاجي مستقبلي من BMW. فهي نموذج أولي بحثي كامل الوظائف من برنامج Deep Orange التابع لجامعة كليمسون، وطُوّر بمشاركة فريق البحث والتطوير لدى BMW. وستواصل كليمسون الأبحاث على النموذج الأولي في مركز جامعة كليمسون الدولي لأبحاث السيارات (CU-ICAR)، ومن المقرر عرض السيارة في CES 2027 بمدينة لاس فيغاس.

وبالتالي، تكمن القيمة الحقيقية للمشروع في الفكرة التي يقوم عليها. إذ يمكن للطاقة الشمسية أن تكون أكثر من مجرد إضافة رمزية في سيارة كهربائية، لكن إسهامها لا يصبح مؤثرًا إلا عندما تكون السيارة نفسها فائقة الكفاءة في استهلاك الطاقة. وبفضل وزنها المنخفض على نحو لافت وهيكلها الخارجي الذي يدمج الخلايا الشمسية على نطاق واسع، تجسّد Deep Orange 17 هذا المبدأ بصورة بارزة للغاية.