SPECIALE: progettare e costruire un’auto solare (TERZA PUNTATA)

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Fig. 7. Alcune soluzioni progettuali

Nella prima parte di questo speciale abbiamo parlato della progettazione di un’auto solare. Nella seconda puntata  abbiamo iniziato a parlare di motore e batterie. In questo post parleremo di pannelli solari e di sospensioni.

Pannelli solari

Courtesy of Aeroporto di Forlì
Courtesy of Aeroporto di Forlì

Il modulo fotovoltaico è costituito da 391 celle al silicio monocristallino per una potenza di picco di 1200W. Realizzati con tecnologia “back contact” offre un rendimento del 22.8%. Si tratta di un prodotto commerciale della Sun Power. Le celle sono poi lavorate dalla Solbian Energie Alternative mediante un processo di laminazione che le incapsula all’interno di uno speciale film polimerico. Questa lamina ha diverse proprietà fondamentali tra cui, in particolare, quella di proteggere le celle dagli agenti esterni e di consentire la curvatura delle celle stesse, altrimenti estremamente fragili, in modo da poterle adattare alle linee prestabilite dall’aerodinamica del veicolo. I polimeri utilizzati sono inoltre fondamentali per proteggere le celle dall’invecchiamento e per la capacità di mitigare il “mismatching” tra le diverse caratteristiche termiche e meccaniche dei materiali che costituiscono il pannello. Infine, non certo meno importante, l’utilizzo dei materiali polimerici in sostituzione del vetro consente di ridurre notevolmente il peso complessivo del pannello. Per questo veicolo, il peso della componente fotovoltaica è di soli 18kg a fronte di 6mq di superficie coperta. Il pannello è in grado di ricaricare il parco batterie in circa 5 ore. In collaborazione con altri enti di ricerca e aziende, si sta sviluppando un nuovo pannello fotovoltaico in grado di risolvere il problema dello smaltimento del calore generato dalle celle durante il loro funzionamento. Apparentemente trascurabile, rappresenta invece uno dei punti critici della tecnologia solare: si consideri infatti che la potenza cala dello 0.32% per ogni grado centigrado di incremento della temperatura. Si può arrivare anche a un decadimento di efficienza dell’ordine del 10%-15%, cruciale per la fruibilità del veicolo solare. Sono quindi allo studio nuovi sistemi di laminazione che prevedono l’impiego di materiali innovativi tra cui, per esempio, le nanofibre per trasferire rapidamente fuori il calore in eccesso. II circuito del pannello è poi completato aggiungendo i diodi per il bypass delle celle, che sono direttamente inglobati all’interno della laminazione al fine di limitare al massimo i cablaggi e gli ingombri. La gestione del pannello avviene attraverso i diodi tramite 16 MPPT (Maximum Power Point Tracker) ad altissima efficienza (>98%), di tipo Boost Converter a generazione distribuita. Anche questa è una tecnologia appositamente sviluppata al nostro interno grazie al supporto di ST Microelectronics.

Fig. 7.Alcune soluzioni progettuali
Fig. 7. Alcune soluzioni progettuali

Sospensioni

Il sistema di sospensioni è stato realizzato, come accennato, mediante l’utilizzo di speciali balestre in fibra di carbonio, utilizzate in modo tale da migliorare il funzionamento delle sospensioni in ogni condizione [fig. 7]. Tutto ciò è possibile per le seguenti ragioni:

  • La variazione della forza rispetto alla freccia segue una curva differente rispetto a una molla elicoidale tradizionale e ciò permette di ottimizzare l’assorbimento della sospensione rispetto alle variazioni del suolo. Quando le irregolarità sono ridotte, la variazione del carico applicato dalla balestra è inferiore rispetto a quello di una molla tradizionale, e questo permette di incrementare sia il comfort sia la stabilità. Quando invece le irregolarità del suolo causano frecce elevate, il carico applicato dalla balestra aumenta più repentinamente rispetto una molla elicoidale e questo permette alla sospensione di contrastare più efficacemente l’inerzia delle masse non sospese, permettendo così di mantenere il pneumatico a terra anche in condizioni limite.
  • La connessione attraverso balestre delle sospensioni anteriori e delle sospensioni posteriori, genera un efficace effetto anti rollio che rende superfluo l’utilizzo di specifiche barre anti rollio
  • La connessione attraverso balestre delle sospensioni sinistre e delle sospensioni destre, genera un efficace effetto anti beccheggio.

Il veicolo è stato progettato per poter montare balestre sia longitudinalmente che trasversalmente, permettendo di testare e valutare al meglio caratteristiche, differenze, pregi e difetti degli assetti, e di riconfigurare la vettura in base alle necessità. In assetto da gara si preferisce una configurazione a balestre longitudinali in quanto l’effetto anti beccheggio permette in questo tipo di veicolo di mantenere una maggiore efficienza aerodinamica, di ridurre il carico e mantenere comunque una buona stabilità in rollio. Un altro effetto positivo di questa configurazione è che in caso di foratura, le sospensioni reagiscono “dolcemente” riducendo considerevolmente il rischio di sbandate.

 

L’appuntamento è tra una settimana per l’ultima parte dell’articolo. Seguiteci!

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