Wspierany przez BMW solarny samochód elektryczny może w ciągu dnia pozyskać więcej energii, niż zużywa podczas jazdy
Deep Orange 17, opracowany przez Clemson University we współpracy z BMW, pokazuje, jak bardzo można ograniczyć zużycie energii przez samochód elektryczny dzięki niskiej masie, dopracowanej aerodynamice i ogniwom słonecznym zintegrowanym z nadwoziem. Według symulacji prototyp ważący 550 kg może pokonywać codzienną trasę długości 20 km wyłącznie dzięki energii słonecznej, a mimo to pozyskiwać średnio nadwyżkę wystarczającą na przejechanie kolejnych 50 km.
Ponad 1 700 ogniw słonecznych pracuje także podczas postoju
Jesienią 2024 roku BMW postawiło przed studentami studiów magisterskich programu Deep Orange na Clemson University pytanie: czy samochód elektryczny może w typowym dniu użytkowania w mieście wytworzyć więcej energii, niż zużywa podczas jazdy? Odpowiedzią był Deep Orange 17, znany również jako Luminetta — dwudrzwiowe elektryczne coupé. Zespół badawczo-rozwojowy BMW współpracował ze studentami Clemson, a BMW pełniło funkcję głównego sponsora projektu.
W zewnętrzne powierzchnie samochodu zintegrowano ponad 1 700 ogniw fotowoltaicznych, dzięki czemu pojazd może pozyskiwać energię zarówno w ruchu, jak i podczas postoju. System solarny opracowano we współpracy z niemieckim Instytutem Fraunhofera ds. Systemów Energii Słonecznej ISE. Konstrukcja układu pozwala mu nadal wytwarzać energię nawet wtedy, gdy część paneli znajduje się w cieniu.
Konstruktorzy zamodelowali dostępność światła słonecznego oraz warunki środowiskowe w Greenville, Frankfurcie, Madrycie i Mumbaju. Przy założeniu pokonywania 20 km dziennie pojazd — według średniej dla tych czterech lokalizacji — wytwarzał wystarczająco dużo energii słonecznej, by zrównoważyć zużycie podczas codziennej podróży, a następnie pozostawić nadwyżkę odpowiadającą mniej więcej kolejnym 50 km jazdy.
Innymi słowy, symulacja wskazuje, że energia słoneczna pozyskana w ciągu dnia może zastąpić energię zużytą na dystansie 20 km, a ponadto zapewnić równowartość około 50 km dodatkowego zasięgu. Co istotne, wartości te pochodzą z symulacji, a nie z rzeczywistych testów drogowych przeprowadzonych w czterech miastach.
Z europejskiej perspektywy szczególnie interesujące jest uwzględnienie Frankfurtu, ponieważ pokazuje ono, że systemu nie oceniano wyłącznie w wyjątkowo słonecznym klimacie. Mimo to wyniku uzyskanego dla Frankfurtu nie można po prostu przenieść na warunki panujące w Europie Północnej: nasłonecznienie, pora roku i warunki parkowania mają ogromny wpływ na uzysk energii.
Masa 550 kg zmienia bilans energetyczny
Same panele słoneczne nie wystarczyłyby do osiągnięcia takich wyników. Deep Orange 17 waży zaledwie 550 kg, co oznacza, że do rozpędzania i utrzymywania go w ruchu potrzeba zdecydowanie mniej energii niż w przypadku współczesnego, dwutonowego samochodu elektrycznego.
Jego wielomateriałowe podwozie łączy stal konstrukcyjną, aluminium, elementy nośne z włókna węglowego oraz metalowe łączniki wykonane metodą druku 3D. Stal służy przede wszystkim do ochrony i wzmocnienia kabiny pasażerskiej, a lżejsze materiały pomagają ograniczyć masę całkowitą.
Przy projektowaniu nadwozia zespół inspirował się również właściwościami aerodynamicznymi kostery, której opływowy kształt zmniejsza opór powietrza bez ograniczania przestrzeni we wnętrzu. Hamowanie rekuperacyjne, inteligentny rozdział momentu obrotowego oraz zoptymalizowane sterowanie układem napędowym dodatkowo poprawiają efektywność energetyczną.
To właśnie masa wynosząca 550 kg czyni ten projekt szczególnie interesującym. Deep Orange 17 nie zawdzięcza niskiego zużycia energii jednemu cudownemu rozwiązaniu technicznemu. Ogniwa słoneczne, niewielka masa, aerodynamika i systemy sterowania współpracują ze sobą, ograniczając ilość energii elektrycznej, którą samochód musi pobierać z sieci.
Dane akumulatora i silnika pozostają tajemnicą
Materiały opublikowane przez BMW i Clemson nie podają pojemności akumulatora trakcyjnego, mocy silnika elektrycznego, momentu obrotowego, maksymalnej mocy ładowania ani zasięgu przy konwencjonalnym użytkowaniu. Z tego względu bezpośrednie porównania z seryjnymi samochodami elektrycznymi pod względem przyspieszenia lub zasięgu WLTP mają ograniczoną wartość. Projekt ma pokazać potencjał codziennej mobilności z dodatnim bilansem energetycznym, a nie ustanawiać rekordy osiągów czy zasięgu.
Pod tym względem zasadniczo różni się również od współczesnych europejskich samochodów elektrycznych. Producenci zazwyczaj wykorzystują duże akumulatory, by zapewnić duży zasięg, natomiast Deep Orange 17 podchodzi do problemu z przeciwnej strony: najpierw minimalizuje zapotrzebowanie pojazdu na energię, a następnie wytwarza na pokładzie część potrzebnej energii elektrycznej.
To nie jest zapowiedź nowego BMW
Nic nie wskazuje na to, by Deep Orange 17 zapowiadał przyszły seryjny model BMW. To w pełni funkcjonalny prototyp badawczy z programu Deep Orange uczelni Clemson, opracowany przy udziale zespołu badawczo-rozwojowego BMW. Clemson będzie kontynuować badania nad prototypem w Clemson University International Center for Automotive Research (CU-ICAR), a samochód ma zostać pokazany na targach CES 2027 w Las Vegas.
Prawdziwa wartość projektu tkwi zatem w stojącej za nim idei. Energia słoneczna może być w samochodzie elektrycznym czymś więcej niż symbolicznym dodatkiem, ale jej udział staje się znaczący dopiero wtedy, gdy sam pojazd jest wyjątkowo efektywny energetycznie. Dzięki niezwykle niskiej masie i rozległej powierzchni nadwozia zintegrowanej z ogniwami słonecznymi Deep Orange 17 demonstruje tę zasadę w szczególnie efektowny sposób.
