TU Delft-studenten presenteren zonneauto NunaX

Zestien studenten van de TU Delft hebben als onderdeel van het Vattenfall Solar Team hun nieuwste zonneauto gepresenteerd. De NunaX moet in de Challenger-klasse van de Bridgestone World Solar Challenge opnieuw de buit binnenhalen.

Volgens het team heeft het de vorige editie van de race mede gewonnen door een kleiner model te gebruiken, maar deze keer zetten meer teams een relatief kleine zonneauto in. De NunaX is ten opzichte van de Nuna9 van twee jaar geleden weer een stukje lichter en kleiner gemaakt. Met 135kg is het volgens de Delftse studenten de lichtste auto ooit. De NunaX is verder 1,5 meter breed, 3,30 meter lang en 1 meter hoog.

Dit relatief kleine formaat is mogelijk door de toepassing van GaAs-zonnepanelen. Net als andere studententeams heeft het Vattenfall Solar Team de siliciumpanelen ingeruild, omdat met GaAs-zonnepanelen een hogere efficiëntie kan worden behaald. Volgens Fères Hassan, de chief engineer van het team, kan er bij siliciumpanelen een lichtgolflengte tot 1100nm worden gebruikt, terwijl de hoogste golflengte bij de triple-junctioncellen van de zonnepanelen van de NunaX op 1900nm uitkomt. Er kan zo een groter deel van het spectrum worden gebruikt, zodat de efficiëntie nu op 35 procent uitkomt; bij de siliciumpanelen was dat nog 25 procent. Door het gebruik van de triple-junctioncellen mogen de zonnepanelen een oppervlakte van maximaal 2,64m² beslaan.

Daarbij hebben de studenten geen glaslaag aangebracht op de zonnepanelen, maar een eigen beschermingslaag. Daarin zit een nanostructuur met piramides, waardoor het licht zoveel mogelijk op de cellen wordt teruggekaatst. Deze antireflectieve coating is dermate fijn dat ze vrijwel geen onderhoud vergt en het dus niet of nauwelijks nodig is om aan het einde van een racedag zorgvuldig met borstels het woestijnstof te verwijderen. Dat is anders bij bijvoorbeeld het Noord-Nederlandse team, dat zijn zonneauto dagelijks gedurende zo'n twee uur met tandenborstels moet schoonmaken.

Een belangrijke aanpassing bij het ontwerp van de NunaX is het verplaatsen van de accu. Deze is nu helemaal voor in de auto geplaatst, iets voor de voorwielen. Volgens Hassan was het millimeterwerk om de accu daar te laten passen, maar het heeft het grote voordeel van meer druk op de voorwielen en zodoende een betere wegligging. Hij licht toe dat de accu nog altijd een capaciteit van 5kWh heeft; volgens hem is dat twintig keer zo klein als de accu van een Tesla, maar heeft de NunaX mede door zijn relatief geringe luchtweerstand wel een vergelijkbaar bereik.

Hassan legt uit dat bij het ontwerp van de NunaX niet alleen rekening is gehouden met zonne-energie, maar ook met de wind. "Als je de auto van boven zou bekijken, zie je dat de wielkappen en de canopy een asymmetrisch profiel hebben, wat erg lijkt op het zeil van een zeilboot. Dat zorgt ervoor dat wanneer de wind in een hoek aankomt, hij op een dusdanige manier langs de auto stroomt dat we een zetje in de rug krijgen. Op die manier hoeven we minder energie te gebruiken bij zijwind, waardoor we die energie later, als de wind weer anders staat, kunnen gebruiken om harder te rijden."

Tijdens de race is een internetverbinding onder meer van belang voor de onderlinge communicatie en het doorgeven van weersinformatie. Daartoe heeft het Vattenfall Solar Team een satellietwagen die voor een permanente onderlinge verbinding zorgt. De auto die het weer in kaart brengt, rijdt ongeveer een uur voor de NunaX uit en moet zich nog wel laten afzakken om binnen het bereik van het internetsignaal te komen. Dat is volgens Hassan een flinke verbetering ten opzichte van de situatie van bijvoorbeeld vier jaar geleden, toen de data nog op een usb-stick moest worden gezet en door het raam van een volgauto moest worden gegooid. Volgens Hassan is de internetverbinding in de Australische outback straks te vergelijken met de snelheid die bijvoorbeeld de NOS haalt met haar satellietwagens.

De Bridgestone World Solar Challenge wordt van 13 tot 20 oktober gehouden. Deelnemende teams beginnen in het Australische Darwin en rijden drieduizend kilometer naar het zuidelijk gelegen Adelaide. Sinds het jaar 2001 hebben Nederlandse teams op twee edities na in alle edities van de World Solar Challenge gewonnen. De wedstrijd wordt om het jaar gehouden. Bij de vorige editie in 2017 ging het team uit Delft er in de Challenger-klasse met de winst vandoor en won het daarvoor ook al de editie van 2015. In totaal heeft het team uit Delft de wedstrijd zeven keer gewonnen.

Reacties (51)

[Balance]

Met de Nuna 9 (uit 2017) zijn ze al gewisseld naar een compacter ontwerp. De Nuna 7 beschikte over 6m² aan monokristallijn siliciumcellen (22,5% efficientie), de 9 over 2,64m² gallium arsenide. Daarmee nam het formaat van de auto al af van 4,5 bij 1,85 meter naar 3,3 bij 1,6 m, en het gewicht van 190 naar 141 kg. Deze NunaX is daar eigenlijk weer een efficiëntieslag op.

Het concept van een zijwaartse vleugelvorm is dan weer zeer interessant, het zal alleen wel een penalty opleveren bij tegenwind recht van voren. Eigenlijk dus een gecalculeerde gok op een bepaald percentage zijwind tijdens de race.

[ollie1965]

Ik denk dat met de wind omstandigheden waar ze dit willen toepassen (en dat doen de teams ook al meerdere events) ze het gewoon goed doen.
Weinig keren dat het wind op kop was en het verlies wat daarmee gepaard is verwaarloosbaar op de winst over de gehele route.
Ik denk dat men eerder (weer) banden problemen zal hebben als deze wind efficiënt omgezet gaat worden in voorwaartse energie.
Het zal niet de eerste keer zijn dat een band compleet aan flarden gereden wordt op 1 dag (soms binnen 1 dag).
Vooral het stuk tussen ongeveer Kilometer 2300 - 2700 km staat er bekend om.

[multikoe]

Of ze moeten tegen wind in gaan laveren

[space_octopus]

word wel héél vaak overstag...

[satoer]

Moet zo'n auto evengoed niet straat legaal zijn om mee te kunnen doen met zo'n challenge? Ze rijden immers gewoon op de openbare weg. Zoals ik het nu zie mist deze auto kentekenplaten, spiegels, verlichting (zoals knipperlichten, remlichten, gewone lichten) etc.

[ollie1965]

Veel leesplezier begin bij hoofdstuk 2

Maar in het kort komt het er op neer dat het niet een officiële staatskeuring is maar redelijk dicht erbij zit voor "Individually Constructed Vehicles"
SA (organisatie is hier gevestigd)
NT(van hieruit wordt de race gestart)

Voor de NL teams is het wel "een sport" om een zelfde soort goedkeuring te krijgen hier in NL

[satoer]

Interessant. Voor andere die dezelfde vraag hadden. Volgens de reglementen moet de auto achter een kentekenplaat hebben (voor niet), Ze moeten een achteruit-kijk systeem hebben, maar dit mag ook een camera zijn ipv spiegels. Qua verlichting moeten ze remlichten achter hebben en richting aanwijzers achter zijkant en voor hebben. Gewone verlichting is kennelijk niet nodig.

[Toff]

Gewone verlichting is kennelijk niet nodig.

Beetje een inkoppertje, maar deze voertuigen rijden voornamelijk overdag.

[Balance]

Dat is volgens Hassan een flinke verbetering ten opzichte van de situatie van bijvoorbeeld vier jaar geleden, toen de data nog op een usb-stick moest worden gezet en door het raam van een volgauto moest worden gegooid.

Engineering op z'n best! Vraag me af of ze destijds IPoAC (IP over Avian Carriers) ook overwogen hebben.

Maar iets serieuzer, ze zullen niet overal in Australie een LTE-verbinding hebben, maar een satellietlink moet toch een optie zijn? Iridium bijvoorbeeld?

[ArmEagle]

Ik heb geen idee. Maar misschien moet je voor een goede verbinding een beetje stil staan?

[Balance]

Volgens mij moet het gewoon werken als je je beweegt, dopplereffect is niet zo significant en het wordt ook in vliegtuigen. gebruikt. Het enige wat ik kan bedenken is dat de hoeveelheid data te veel is. Maar wat zouden ze nu meten? Temperatuur, windsnelheid- en richting, luchtvochtigheid en luchtdruk? Is allemaal uit te drukken in een paar byte, zelfs als je het meerdere keren per seconden zou versturen is het nog niks.

[Reactie gewijzigd door Balance op 23 juli 2024 10:14]

[JUST_me]

Precies. Er wordt door vliegtuigen ook een constante satelliet verbinding onderhouden, met de snelheden die een kist haalt met een straalstroom in de rug (>1000km/h over de grond gemeten) is het te doen. Dan zal het voor een zonneauto geen probleem moeten zijn.

Ik denk eerder dat het gewicht en het energieverbruik van een dergelijke installatie de reden is dat het niet ingebouwd wordt. Iedere gram is er een......

[mcDavid]

Momenteel zijn er 2 smaken satellietcommunicatie:
- Via een Geostationaire communicatiesatelliet (bijv SES)
- Via (een netwerk van) satellieten in low-earth orbit (bijv. Iridium)

Die eerste heeft als nadeel dat je een flinke schotelantenne nodig hebt met tracking mechanisme om hem op de communicatiesatelliet te mikken. Dat is een dure aangelegenheid.
Die tweede heeft als nadeel dat je een héél beperkte bandbreedte hebt (2,4 Kbit). Daar kun je geen weerkaarten over downloaden.

Als ik het goed begrijp hebben ze hier een oplossing gekozen waarbij één auto is uitgerust met schotelantenne voor een uplink met de rest van de wereld, en gebruiken ze point-to-point (wifi?) verbindingen voor onderlinge communicatie. Dat lijkt me in ieder geval de meest voor de hand liggende keuze, en zou goed verklaren waarom de weerauto af-en-toe moet afzakken om in bereik van de PTP verbinding te komen.

Wellicht krijgen we in de (nabije) toekomst de mogelijkheid om met een hoge bandbreedte te communiceren met satellieten in LEO, door initiatieven zoals OneWeb en Starlink. Dit worden véél dichtere communicatienetwerken met niet tientallen, maar honderden (of zelfs duizenden) satellieten. Dat zou natuurlijk een geweldige uitkomst zijn voor dit soort races. Maar voorlopig is dat nog toekomstmuziek.

[Reactie gewijzigd door mcDavid op 23 juli 2024 10:14]

[robvanwijk]

ze zullen niet overal in Australie een LTE-verbinding hebben, maar een satellietlink moet toch een optie zijn?

Die hebben ze ook:

Tijdens de race is een internetverbinding onder meer van belang voor de onderlinge communicatie en het doorgeven van weersinformatie. Daartoe heeft het Vattenfall Solar Team een satellietwagen die voor een permanente onderlinge verbinding zorgt.

Da's echter wel een duur speeltje:

quote: https://tweakers.net/nieu...orld-solar-challenge.html

Op bepaalde vlakken zijn er dan ook verschillen aan te wijzen tussen Top Dutch Solar Racing en concurrenten. Zo beschrijft Zeinstra dat het team uit Delft de middelen heeft om een speciale satellietwagen in te zetten waardoor dat team ook in de grotendeels onbewoonde outback een vrij goede internetverbinding tot zijn beschikking heeft. Dat is onder meer voor het in kaart brengen van de weersomstandigheden van groot belang. Het Noord-Nederlandse team heeft wel een wifi-verbinding tussen de zonneauto en de volgauto's, maar een verbinding met de buitenwereld is alleen mogelijk via een satelliettelefoon waarbij er weergegevens vanuit Nederland worden doorgegeven.

[beerse]

Tussen de auto's zou ik het rechtstreeks doen. Alleen de uplink/downlink naar internet op 1 plaats. Dat zal nu wel het geval zijn.

Voor de vooruit rijdende meteoroloog zal een stevige zender/ontvanger nodig zijn. 1 uur vooruit kan zo'n 120 km zijn, hou rekening met 150 KM (of 100 Mijl) en je bedenkt dat daar geen wifi voor gebruikt kan worden. Ook gsm (welke versie dan ook) heeft daar niet de juiste dekking. Misschien ham-radio?

[satoer]

De usb-stick is al een modernere variant van het TTFTM* netwerk wat we vroeger gebruikte.

*Throw That Floppy To Me

[ArmEagle]

Op zich heel leuk al die extra kennis die ze zo in een team kunnen loslaten. Maar misschien wordt het tijd om de verbruikskosten van alle extra voertuigen mee te laten tellen in het Challenger resultaat?

[thomasvant]

En dan landen die een kortere afstand tot Australië hebben bevoordelen?

[Mic2000]

Nee de wagens die tijdens de wedstrijd ervoor / erachter rijden.

[ArmEagle]

Dat bedoelde ik inderdaad.

[jzoin2]

Razendknap, props voor TU-delft én de studenten die hier aan werken.

[The Underminer]

Delft is zo langzamerhand de Mercedes van de zonnerace. Zou bijna hopen dat ze een paar tegenslagen hebben zodat de andere teams nog een kans maken

[extremezz]

Doen wij Belgen ook mee?

[_V_]

Ja

[beerse]

Tip de redactie!

Misschien maken ze (weer) een overzicht van de (benelux) deelnemers.

[Reactie gewijzigd door beerse op 23 juli 2024 10:14]

[extremezz]

België was toch soms beter dan nl?

[Fu72]

Dat een bepaalde techniek er is, wil nog niet betekenen dat hij klaar is voor de consument.
De auto is rond 1885/1886 uitgevonden, en de batterij rond 1800.
Maar we moesten tot redelijk recent wachten tot er daadwerkelijk een elektrische auto voor consumenten op de markt kwam.

[mjtdevries]

Inderdaad, we moesten tot ongeveer 1900 wachten, toen de elektrische auto zeer populair werd en de bakker op de hoek met een elektrisch aangedreven auto zijn brood kwam rondbrengen.

[beerse]

En de eerste auto door de 100 km/h. En de eerste auto door de 100 mph.

[SayWhatAgain!]

Denk je ook dat de Apollo missies nutteloos waren? Juist dit soort projecten leiden tot een versnelde implementatie van nieuwe technieken. De problemen die ze tegenkomen wil je opgelost hebben voor de uiteindelijke consumentenproducten.

[mjtdevries]

Hoe nuttig waren de laatste Apollo missies?
Niet voor niets zijn de laatste drie missies geschrapt. Het was zeer kostbaar en zou niet veel meer opleveren.

Op dit moment is de solar race vooral een leuke bezigheid voor studenten waarbij ze allerlei dingen leren in het runnen van een project.

Maar volgens mij word er niets meer geleerd voor consumenten producten.
Ze gebruiken voornamelijk off-the-shelf producten waar mienieme aanpassingen aan worden gemaakt om die zonneauto in elkaar te sluitelen. Geen baanbrekende innoveringen meer waar bedrijven op gaan zitten wachten. Als een bedijf iets in die richting wil gaan doen, dan doen ze het zelf wel.

[SayWhatAgain!]

Zonder de eerste Apollo missies waren de laatste er überhaupt niet geweest. En zonder die eerste missies zat jij nu waarschijnlijk niet via een schermpje een berichtje te tikken die vervolgens via het internet verstuurd wordt. Leuk artikel hierover.

In the hands of people like Sweeting, the new micro-electronics technologies made affordable by Apollo led to the pocket calculators of the 70s, the simple home computers and the burgeoning internet of the 80s, the emerging world wide web of the 90s, and the video streams and social networks of the 21st century.

Nou zal een zonneautorace niet zo'n grote impact hebben, maar er worden wel degelijk innovatieve nieuwe ideeën geïmplementeerd die je wellicht later in robuustere vorm gaat terugvinden in je consumentenproduct. Daarbij kan je denken aan (softwarematige)aansturing, optimalisatie van energieverbruik en aerodynamisch design.

Een bedrijf gaat pas iets in die richting doen als er een markt is voor het concept, en er ook nog wat te verdienen valt.

[mjtdevries]

Zonder de eerste Apollo missies waren de laatste er überhaupt niet geweest.

En daarom zei ik specifiek de laatste Apollo missies.

Wat betreft de zonneraces zitten we nu in het stadium Apollo 15 t/m 20.

En zonder die eerste missies zat jij nu waarschijnlijk niet via een schermpje een berichtje te tikken die vervolgens via het internet verstuurd wordt

Oh jawel hoor. Zonder enige twijfel zouden we dat dan nog steeds doen. Zaken als de Apollo missies versnellen bepaald onderzoek met een paar jaar omdat er zoveel geld in gestoken word.
Maar de technologische ontwikkelingen komen sowieso wel omdat de technologie er op dat moment rijp voor is.
Denk bv aan WOII waarbij mensen denken dat er in de oorlog ineens straalmotoren en raketten ontwikkeld waren. Maar in werkelijkheid waren die ontwikkelingen al jaren voor de oorlog bezig en zouden ze ook zonder de oorlog in afzienbare tijd operationeel worden.

[SayWhatAgain!]

En daarom zei ik specifiek de laatste Apollo missies.

De grootste investering zit uiteraard niet in die paar laatste missies. Alle belangrijke technologie is voor de eerste missies ontwikkeld. Ik haalde niet voor niets het hele Apollo programma aan.

Oh jawel hoor. Zonder enige twijfel zouden we dat dan nog steeds doen. Zaken als de Apollo missies versnellen bepaald onderzoek met een paar jaar omdat er zoveel geld in gestoken word.
Maar de technologische ontwikkelingen komen sowieso wel omdat de technologie er op dat moment rijp voor is.

Je overschat de bereidheid van bedrijven om te innoveren in technologie waarvan totaal niet zeker is of het ooit geld op gaat leveren. Wie zou dat onderzoek dan gaan betalen denk je, bedrijven zelf? De ontwikkeling zou zeker decennia lang vertraagd zijn zonder de space race.

Denk bv aan WOII waarbij mensen denken dat er in de oorlog ineens straalmotoren en raketten ontwikkeld waren. Maar in werkelijkheid waren die ontwikkelingen al jaren voor de oorlog bezig en zouden ze ook zonder de oorlog in afzienbare tijd operationeel worden.

De ontwikkeling en commercialisering had jaren langer geduurd zonder oorlog. Overheden investeren gigantische bedragen om een technologische voorsprong t.o.v. 'de vijand' te hebben. Geen enkel bedrijf dat zulke investeringen zal doen zonder dat daar binnen afzienbare tijd winst uit behaald kan worden. GPS heb je ook te danken aan de US overheid. Een enorme hoeveelheid civiele toepassingen maakt daar nu gebruik van, en alleen maar omdat de US overheid zo aardig was om GPS (beperkt) commercieel beschikbaar te maken. Noem eens een bedrijf dat zoiets nu voor elkaar heeft?

Zo'n race met zonneauto's is een prima manier om de technologie te beproeven in operationele omstandigheden en nieuwe kennis op te doen. En nog even over "off-the-shelf" technologie:

Daarbij hebben de studenten geen glaslaag aangebracht op de zonnepanelen, maar een eigen beschermingslaag. Daarin zit een nanostructuur met piramides, waardoor het licht zoveel mogelijk op de cellen wordt teruggekaatst. Deze antireflectieve coating is dermate fijn dat ze vrijwel geen onderhoud vergt en het dus niet of nauwelijks nodig is om aan het einde van een racedag zorgvuldig met borstels het woestijnstof te verwijderen.

Klinkt niet erg off-the-shelf.

[multikoe]

Dit soort projecten heeft als belangrijkste doel om studenten op te leiden en om bedrijven de gelegenheid te geven onderzoek te doen. De resultaten daarvan (goed opgeleide studenten en nieuwe kennis) zullen als input dienen voor ontwikkelingen in het bedrijfsleven waar we uiteindelijk dan wel weer profijt van hebben.

Maar ik ben toch wel nieuwsgierig: het lijkt er op dat jij niets wil investeren in onderzoekstrajecten als je niet zeker weet dat er een praktische, nuttige toepassing uit rolt?

[Mirved]

"wat zit die sukkel daar nou zaadjes in de grond te steken, daar heb je toch niks aan.". Zei de ene holbewoner tegen de andere.

[kakanox]

Het verbaast me dat je hier niet juist inspiratie uithaalt.
De technieken die hier gebruikt worden kunnen echt wel toegepast worden in consumenten auto's...

Leuk voorbeeldje van iemand die zelf ook dúrft en bóuwt: https://www.wmzprojecten.nl/

[beerse]

De ontwikkelingen mogen hier duidelijk zijn:
- zonnepanelen efficiëntie
- electrische aandrijving efficiëntie
- energie regeneratie
- energie opslag
Wel vraag ik mij spontaan af of de regeneratie van de (rem) energie niet mechanisch had kunnen blijven in een vliegwiel. Of dat die energie niet beter (want sneller en/of minder verlies) in een condensator. Daar zullen de studenten zich vast wel over gebogen hebben.

Uiteindelijk zou ik ook wel een auto op zonnecollectoren willen zien, met een stoom machine voor de aandrijving. Alles zonder electriciteit. Maar dat zal vast niet zo snel/efficiënt gaan.

[EraYaN]

Dacht je dat alles meteen op consumentenproducten wordt uitgeprobeerd?

[Aragnut]

Het team dat aan de cruiser klasse heeft gewerkt is nu bezig om zonne-energie auto's te maken voor de consumenten markt. De cruiser klasse maakte daarbij gebruik van technieken ontwikkeld in de challenger klasse.

reviews: Eerste blik op Nederlandse zonneauto: Lightyear One

[Miasma]

De auto is bijna tweemaal zo efficiënt als een tesla vanwege het ontwerp en de plaatsing van de moters, dit is volledig hun eigen design geweest. Moters zelf zijn ook custom made waardoor deze een stuk lichter zijn dan de commerciël vergelijkbare counterparts.

Maar misschien heb je gelijk hoor en zijn de moters en weerstand die auto's hebben niet echt bijzondere of belangrijke onderdelen om op te innoveren.

[mjtdevries]

Motoren in de wielen is niet nieuw. Alle EV bouwers hebben het overwogen en besloten het niet te doen.
De vraag is waarom ie tweemaal zo efficient is. Een zeer zuinige auto bouwen is niet moeilijk. Een zeer zuinige auto maken die zeer veilig en comfortabel en praktisch in gebruik is totaal andere koek.

Ik betwijfel zeer sterk of die Lightyear One 5 sterren kan scoren in de NCAP test.

Als het makkelijk was om een auto tweemaal zo efficient te maken als een Tesla dan had de rest van de markt het ook al wel gedaan.
Het is niet zo dat dat handjevol studenten bij Lightyear allemaal kennis hebben die de rest van de autowereld niet heeft.
Uiteindelijk bepaald de stand van de techniek wat er mogelijk is. En zeker nu er al zoveel andere EVs op de markt zijn gekomen is de kans vrijwel nihiel dat iemand een auto ineens tweemaal zo efficient kan maken als een Tesla, zonder dat er een adder on het gras zit.

[Miasma]

Betreft het ontwerp van de moter zelf, met jouw logica is er sinds 1890 niks inovatiefs gebeurd.

Misschien moet je je eens in de materie verdiepen en dan kan je begrijpen waar deze efficiëntie van gehaald word.

[CEx]

Er zit anders een aanzienlijk verschil in de 1900 elektromotor en de servomotor. Ook in zijn logica.

[Miasma]

Neehoor gewoon de meetbare data die beschikbaar is, maar goed ik kom dan ook uit een onderzoeksveld dus waarschijnlijk is interpretatie of het vermogen tot begrip niet voor iedereen weggelegd.

[mjtdevries]

Welke meetbare data???
Heb jij resultaten van een NCAP test? Dat hoor ik dan graag van je.

Blijkbaar is interpretatie of vermogen tot begrip niet voor jouzelf weggelegd.
Een van de belangrijkste karaktereigenschappen van een onderzoeker is kritisch durven zijn. "if it sounds too good to be true..."

[beerse]

Dan kunnen we de brandstof gebruiken om te verwarmen.