Többezer kilométert tett meg töltés nélkül az ausztrál sivatagban egy kolozsvári elektromos autó

Az elektromos autók egyre elterjedtebbek, ennek politikai és vásárlói oldalról is megvannak a mozgatói. Viszont még mindig gyakori ellenérv a villanyautókkal szemben a töltés lassúsága és a hatótáv rövidsége a belsőégésű-motoros autókéhoz képest. Ezen technológiai kihívásra reagál az a kolozsvári egyetemistákból álló csapat, akik egy olyan elektromos autót építenek, amely a napenergiából is tud annyi áramot nyerni, amivel megspórolja a töltés miatti várakozást. A Solis csapat több tagjával beszélgettem, akik a különleges járművet is részletesen bemutatták nekem.

A Kolozsvári Műszaki Egyetem (Universitatea Tehnică din Cluj–Napoca – UTCN, röviden UT) elektromérnöki karának néhány diákja és tanára 2018-ban készítette el az első napelemes elektromos autót. A Solis EV kicsit több mint 400 kilót nyomott és 6 négyzetméter napelem volt rajta. Évek munkája és több nemzetközi megmérettetés után aztán a Solis csapat egyre jobb és jobb autókat épített, hogy idén – immáron másodjára – újra keresztülszelhessék Ausztráliát egy 3000 kilométeres úton anélkül, hogy egyszer is töltőre kellene tenni az elektromos autót. A jármű paraméterei a technológia minél nagyobb hatásfokú kihasználása érdekében nagyon sajátosak, és előre le szeretném lőni a poént: a kolozsvári diákok nem az utcai autózást forradalmasítják, de fontos precedenst teremtenek az elektromérnöki szakmában – a világ számos országából származó kollégáikkal együtt.

Solis EV1 és EV2 Európában

Az autó technikai szempontból nem bonyolult. Most az egyszerűség kedvéért: a Solis EV egy elektromos autó, amelynek van egy villanymotorja és egy akkumulátora. Az akku tölthető áramforrásból, mint például egy Dacia Springnél is. A lényeg viszont ezután jön: az autó karosszériájának felső részét telepakolták napelemekkel, amellyel a kocsi képes arra, hogy állóhelyzetben és menet közben is annyi áramot szedjen az akkumulátorába, amellyel teljesen kiválthatja a konnektoros töltést.

A részleteket többek között Németh Raymond, a Solis technikai csoportvezetője mondta el, aki jelenleg másodéves mesteris hallgató, és 2022-től vesz részt a projektben. A Solis első nemzetközi megmérettetése 2021-ben az Ilumen European Solar Challenge, egy belgiumi 24 órás verseny volt. Ez egy, a híres Le Mans-i versenyekhez hasonló esemény, csak kifejezetten napelemes technológiájú elektromos autók számára. A Solis csapat ekkor 7 kört tudott megtenni ezzel az első prototípussal.

Belgiumnak egy fontos eredménye mindenképp lett: sikerült felhívni néhány szponzor, például a Bosch figyelmét, aki a további, újabb modellek megépítésében nagy segítség volt. 2022-ben már egy második autóval, a Solis EV2-vel 150 kört sikerült megtenni a belgiumi versenyen. Ugyanebben az évben egy másik, az olasz Italian Solar Challenge-en is ott voltak, az imolai Forma 1-es pályán.

Solis EV3 az óperenciás tengeren túl

Nemcsak Európában tették próbára az autóikat. 2023-ban a csapat egy harmadik autóval, az EV3-mal egészen Ausztráliáig jutott a Bridgestone World Solar Challenge nevű túrára, amely Darwin és Adelaide városok közti útszakaszon zajlik, észak-dél irányban, 3000 kilométer hosszan átszelve a kontinenst.

A belga és az ausztrál esemény nagyon különbözik, és az európai versenyek jó próbák arra, hogy Ausztráliában aztán élesben történjenek a dolgok, mondta Eric Lefter, a Solis csoportvezetője, akivel az egyetem Hajnal negyedi laboratóriumában beszélgettem. Eric összehasonlításképpen hozzátette, a zárt pályás (európai) verseny egyszerűbb, hiszen bármi történik, minden nagyon közel van.

Ausztráliában eleve egy 3000 kilométeres távot kell megtenni a sivatagon keresztül. Vannak kísérőautók, akik segítenek, a résztvevők ott sokkal inkább egymásra vannak utalva. Az emberek egy ilyen versenyen segítenek egymásnak, ha mondjuk valamelyik csapat autójával történik valami, mesélte Eric. De Belgiumban is gyorsan érkezett segítség, amikor a Solis autója egy alkalommal felborult, mondta.

Az EV3-nál az aerodinamikusság az egyik legfontosabb tényező: különös, egyáltalán nem autószerű a forma, de ez elengedhetetlen ahhoz, hogy minél tovább minél nagyobb sebességet lehessen tartani az autóval. Az autó működési elve ugyanaz maradt generációkon át, csak a hatásfokát és a teljesítményét fejlesztették, ahol tudták. Az EV3-ban egy japán villanymotort használtak, de a meghajtást, az elektronikai rendszert teljesen ők tervezték, ahogyan az autó futóművét és a „testét” is, legyártását pedig különböző cégek végezték. A napelemek fekete részét, a szilíciumkristályt megvásárolták, de aztán ők vákumozták, vágták, forrasztották össze.

Már eljutni is nehézkes Ausztráliába, és ez még nem garancia rá, hogy részt vehetsz a versenyen

Eric elmondta, mennyire körülményes volt az ausztráliai versenyen való indulás. Az autót hónapokkal előtte „elpostázzák” hajóval, vagy esetenként repülővel, hogy aztán a csapat vele egyszerre érkezhessen meg az ausztráliai Darwinba, ahonnan a verseny indul. Az autókat az ausztráliai érkezés után mindenféle technikai-dinamikai teszteknek vetik alá, és itt még mindig el lehet bukni.

A kolozsvári csapat gyakorlatilag az utolsó pillanatban érkezett meg a 2023-as ausztrál versenyre, hogy a Solis EV3-at le lehessen tesztelni és el lehessen indítani a túrán. A teszteken sikeresen átment, így elindulhatott. Voltak olyan csapatok, akiknek az autója már hónapokkal a verseny előtt ott volt, és nem indulhatott el, mert elbukott a technikai ellenőrzéseken.

Háromezer kilométer a sivatagban egy elektromos autóval

Az országot Darwin és Adelaide városok között szelik át a Stuart úton. Minden résztvevő autót két kísérő követi, egy lead vehicle elől és egy chase vehicle hátul. A Solis EV-ben egy vezető van, a csapat többi tagja a kísérőautókban utazik. Raymond, aki a Solis egyik sofőrje is, elmondta, a forgalmat nem zárják le a Bridgestone World Solar Challenge kedvéért. Az Ausztráliában jelképnek számító road trainek (több, akár 6 pótkocsiból álló kamionok) a maguk normális utazósebességével előzik a napelemes konvojt. Itt akár 200 tonna tömegű óriáskamionokról beszélünk, amik kétmázsás elektromos autókat előznek. Gheorghe Munteanu, a Solis csapat egyik tagja azt mondta, történt már olyan is, hogy résztvevők felborultak a kamion csapta széltől.

Az ausztrál versenyen szigorú szabályoknak kell megfelelni. A legfontosabb, hogy csak egyszer, még indulás előtt tölthették fel az autó akkumulátorát. A menet teljes 3000 kilométerét utána kizárólag a napenergiára hagyatkozva kellett megtenni. Az autó tehát menetközben alakította árammá a napenergiát, és bizony sakkozni kellett azzal, hogy a használat-visszatöltés arány megfelelő legyen. Eric azt mondta, az akkori EV3 nagyjából 50-60 km/h sebesség mellett tudta tartani az egyensúlyt, ekkor volt az, hogy az autó ugyanannyi áramot használt el, mint amennyit ezzel egyszerre vissza is termelt a napelemek és a napsütés által. Mindezt ideális, tehát napos időjárási körülmények között.

A sebesség fontos, mert az ország átszelésére 6 napjuk van, így egységnyi idő alatt minél több kilométert kell megtenni. Eric és Gheorghe elmondták, minden nap felváltva vezette az autót több sofőr, míg el nem érkezett a délután 5 óra és meg nem kellett állni. Ekkor, ha szerencséjük volt, civilizált helyen sikerült félreállni, de az ausztrál vadon közepén nem ez volt a jellemző. Az éjszakákat sátrakban töltötték. Ez Ausztrália, tehát óvatosnak kellett lenniük a különböző veszélyes rovarok, más állatok miatt – meséli élményeit Eric.

A szervezők menetközben is monitorozzák a résztvevők járműveit, azok sebességét. Emellett a KRESZ-t is be kell tartani, az autók ennek megfelelően fel vannak szerelve majdnem mindennel, ami egy utcai autón van. A Solis EV-n egyedül tükör nincs aerodinamikai okokból, a visszapillantást így kamerákkal és egy fedélzeti kijelzővel oldják meg.

A Solis EV3-nak 1300 kilométert sikerült teljesíteni a 3000-ből, mindezt teljesen elektromosan, a napelemekre utalva.

EV4 és ami utána jön: mivel készül a csapat az idei ausztráliai versenyre?

Évente felváltva rendezik a belga és az ausztrál eseményt. Tavaly a csapat már egy negyedik, a Solis EV4 autóval vágott neki Belgiumnak. Ez a kocsi stabilabb lett, mint az EV3, a súrlódásos veszteségeket csökkentették azzal, hogy a kerekek futószögén pontosítottak. Azt tervezték, hogy az idei Bridgestone World Solar Challenge-en is ezzel vesznek részt, de a 2025-ös szabályzat túl későn derült ki.

Emiatt az EV4 alapjaira egy újabb, a 2025-ös szabályoknak megfelelő autót készítenek. Változás a 2023-as versenyhez képest például, hogy a régi autó 8 kWh akkumulátora helyett idén csak 3 kWh engedélyezett, és több, 4 helyett 6 négyzetméter a napelemek mennyiségének felső határa. Az akkumulátor kisebb teljesítményű, ennek ellenére az autó nagyobb sebességre és autonómiára lesz képes. A paraméterek kicsinek tűnnek, de az autó össztömege így sem fogja meghaladni a 200 kg-t (vö. egy Tesla Model 3 akkuja 75 kWh, az autó össztömege közel 1800 kg). A most készülő Solis EV teljesítménye 5 kW, vagyis nagyjából 6-7 lóerő.

Mechanika

Az idei autó az EV4 utódja, de a pontos nevét egyelőre nem árulták el, mert az autó még fejlesztés alatt van, és azért sem, mert ez nem egy egészen új generáció. Az egyetem elektromérnöki karának épületében (Malom utca) Gheorghe a készülő jármű „testét” mutatta be: a futóművet, az alvázat és utascellát (monococ) illetve a karosszériát (aeroshell). Ezek némileg pontatlan leírások, mert ez a kocsi eléggé másképp épül fel, mint egy hagyományos utcai autó.

A monococ egy karbonból készült, könnyű és ellenálló test, amely az autó alsó-középső része, mintha alváz lenne, de ebben ül a vezető is. A monococ rész teljesen az EV4-ből származik. Az aeroshell pedig az, ami külsőre szembetűnő: az autó több mint ötméteres, látható teste, amin a hatalmas napelemfelület van, ez teljesen új. Ehhez tartozik az utastér szélvédője, ahol egyedül a sofőr ül, illetve elől a „motortér”, ahol nem a motor, hanem az akkumulátor bölcsője van. Az első Solis EV még négykerekű volt, ahhoz képest az utána következők, így ez a modell is egy háromkerekű autó, még inkább csökkentve a haladás közbeni ellenállást.

A motor a hátsó keréken van, tehát nem áttételekkel, hanem közvetlenül hajtja azt. A kerekek hasonlítanak egy motorkerékpár kerekeihez, de ezek is Japánból rendelt, kifejezetten napelemes autókhoz készült kerekek. A kocsin speciális gumiabroncsok vannak, amiket az ausztráliai körülményekhez terveztek. A lengéscsillapítókat is vásárolták. Az autó többi részét viszont teljesen a Solis tervei alapján gyártották le ők vagy külső megbízott cégek.

Elektronika

A napelemek 25 százalékos napenergia-felhasználást tesznek lehetővé, mondta Gheorghe, miközben a két darabban levő autót néztük. Ez nagy hatásfoknak számít, mert az átlagos háztartási napelemek nagyjából 18-22 százalékra képesek. Az egyetlen, 3 kWh teljesítményű akkuról működik minden, a meghajtástól az irányjelzőkig, vagyis nincs benne a szokásos, 12 voltos akkumulátor.

Az utcai elektromos autókhoz vagy hibridekhez hasonlóan ebben is van regeneratív (energia-visszatermelő) fékezés, ezt itt egy gombbal lehet működtetni, így a villanymotor, mintha motorfék lenne, lassítja az autót, miközben az így termelt villamosenergia elraktározódik az akkumulátorba. Vészfékezéshez természetesen ott a fékpedál és az üzemi fékrendszer, amelyhez a féktárcsákat is a Solis tervei alapján gyártották.

A technológia fejlődik, és ezt itt is tetten érjük. A korábbi modellekhez képest az idei autó kisebb paraméterekkel tud hatékonyabb lenni. A csapat bízik abban, hogy a 2023-as ausztráliai versenyhez képest az új gép már 80-90 km/h sebességet is tarthat majd. Idén 6 helyett 7 napjuk lesz a háromezer kilométer teljesítésére.

A szakmai fejlődés fontosabb, mint a verseny, de ez nem megy szponzorok nélkül

Ausztrália nem csak a versenyzésről és a célba érésről szól a csapatnak, bár az se árt. Az emberek itt megtanulják „elviselni” egymást, és segíteni ott, ahol lehet – ezt már Petre-Dorel Teodosescu, az UT elektromérnöki karának intézményvezetője mondta. A szakembert a „pénz dolgáról” is kérdeztem. Azt mondta, most ott tartanak, hogy nem tudják eldönteni, a meglévő 1000 lejt mire költsék el. Nem azért, mert ez olyan sok lenne, hanem ellenkezőleg: bármilyen irányú fejlesztéshez kevés. Jelenleg is további szponzorokat keresnek. Teodosescu szerint nagyjából 110 000 dollár az a pénz, amire szükség van a fejlesztésekhez és az ausztráliai utazáshoz.

Mert nem csak a fejlesztés és a kutatómunka kerül pénzbe: legalább ekkora pénzügyi erőfeszítés a csapat és az autó kiutaztatása Ausztráliába. Aztán a repjegyek összege is változik aszerint, hogy milyen korán sikerül megvásárolni, ez pedig annak függvénye, hogy a fejlesztés milyen tempóban halad. Soktényezős a történet, és ennek az egésznek csak egy része maga az autó vagy az azzal elért eredmények. Természetesen ezek ellenére is megállás nélkül azon dolgoznak, hogy a 2025-ös Bridgestone World Solar Challenge-en is ott legyenek.

A jövő autója?

Eric, Raymond és Teodosescu szerint projektjük kicsi, de fontos lépés azon a hosszú úton, ami a napelemes elektromobilitás előtt áll, és ehhez az egyetem is látható precedenst teremt, ám nem szerencsés azt gondolni, hogy amit ők itt megcsináltak, az a közúton és az autópiacon is rögtön életképes lenne. Raymond szerint a piacon forgalmazott autók sokkal bonyolultabbak ahhoz, hogy a Solis technológiáját hasonló hatásfokkal lehessen alkalmazni. Azt mondja, az utcai autóknak kényelmesnek kell lenniük, emiatt a kialakításuk nem engedi meg, hogy a Solis EV-khez hasonlóan pusztán a napelemekre lehessen bízni az autonómiát. A Solis megépítésekor minden olyan kényelmi elem kimarad, ami az utcai autókban alapvetés, hogy az autó minél könnyebb legyen. Ám néhány biztonsági előírásnak meg kell felelnie, mint például a világító- és jelzőberendezések, a biztonsági öv, illetve a monococnak is át kell mennie egy törésteszten.

Egy holland cég, a Lightyear egyébként próbálkozik egy technikájában hasonló autóval, amely a mindennapokban is használható lenne, ám épp emiatt közel sem olyan impozáns a napelemes teljesítménye, mint a Solisnak, amit kifejezetten erre a célra feljesztettek. A Solis sokkal inkább szól a technológia határainak feszegetéséről és a tudásról, amit az egyetemisták a fejlesztés közben sajátítanak el. Ausztráliában meg majd élesben is kipróbálhatják több év fejlesztésének az eredményét.