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Nuna es el nombre de una serie de coches de carreras tripulados propulsados por energía solar que han ganado el World Solar Challenge en Australia ocho veces: en 2001, 2003, 2005, 2007, 2013, 2015, 2017 y 2025. Los vehículos son construidos por estudiantes que forman parte del "Brunel Solar Team" (anteriormente Nuon Solar Team y Vattenfall Solar Team) en la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos , patrocinados por la multinacional holandesa Brunel International (anteriormente NV Nuon Energy ).
Nuna
Criterios de diseño
Para tener buenas posibilidades de ganar, el coche tiene que:
- recolectar tanta energía solar como sea posible
- utilizar la menor cantidad de energía posible para conducir a una velocidad determinada. Esto significa prestar especial atención a:
- la eficiencia de transferir energía eléctrica a las ruedas y
- minimizando la fricción, constituida por:
- fricción del aire (resistencia del aire) y
- fricción de rodadura , que a su vez se ve afectada por el peso, entre otras cosas.
Celdas solares
Las células solares están fabricadas con arseniuro de galio (GaAs) y constan de tres capas. La luz solar que penetra en la capa superior se utiliza en las capas inferiores, lo que resulta en una eficiencia superior al 26 %. Este tipo de célula solar se encuentra entre las mejores disponibles actualmente. Además de la eficiencia, el tamaño también es importante, por lo que toda la superficie superior del Nuna 3 está cubierta con ellas, a excepción de la cabina.
La eficiencia es óptima cuando los rayos solares inciden perpendicularmente sobre las células. De lo contrario, la producción se reduce aproximadamente en un factor igual al coseno del ángulo con la perpendicular.
Una célula solar proporciona una determinada cantidad de corriente para una determinada cantidad de luz solar. El voltaje depende de la carga (más precisamente, de la resistencia de la carga). La potencia es el producto del voltaje y la corriente y, por lo tanto, también depende de la carga. Por encima de cierto voltaje, la corriente de la célula solar cae rápidamente a cero, como ilustra el gráfico.
Sin embargo, las baterías tienen un voltaje bastante constante, que además difiere considerablemente del de las células solares. Por lo tanto, se requiere una transformación de voltaje. Se utiliza un convertidor CC-CC especial para asegurar que la resistencia de carga que se presenta a las células solares sea tal que estas proporcionen la máxima potencia, es decir, en la parte superior de la línea verde del gráfico. Esto se denomina seguidor del punto de máxima potencia (MPPT). En este caso, el objetivo también es que esta conversión alcance la máxima eficiencia (>97%).
Diseño aerodinámico
La resistencia aerodinámica es una parte importante de la resistencia total. Son importantes el área de la superficie frontal y el coeficiente de resistencia. La forma debe diseñarse para preservar el flujo laminar , ya que la turbulencia provoca un aumento de la resistencia superficial. La forma ideal se logra en varias etapas:
- Mediante simulaciones informáticas del diseño.
- Mediante pruebas con un modelo a escala en un túnel de viento . Por ejemplo, se pueden aplicar pinturas líquidas para observar el flujo de aire sobre la superficie. La fotografía que se muestra fue tomada durante una de esas pruebas en el Laboratorio de Baja Velocidad de la Universidad Técnica de Delft.
- Mediante pruebas del vehículo a escala real en un túnel de viento. Para ello, se utiliza la instalación DNW Large Low-Speed Facility (LLF) en Marknesse .
Según los datos meteorológicos de la zona donde se celebrará la competición, es probable que haya un fuerte viento lateral. Las tapas de las ruedas del Nuna 3 están diseñadas para que el viento lateral tenga un efecto propulsor.
Motor
El motor está totalmente integrado en la rueda trasera para minimizar las pérdidas por transmisión mecánica (como en un coche normal, en la caja de cambios y el cardán). Se trata de una versión mejorada del motor original del Spirit of Biel III de 1993 , desarrollado por la Escuela de Ingeniería de Biel, Suiza (actualmente: Berner Fachhochschule Technik und Informatik) . Las mejoras se deben a la completa reingeniería de la electrónica de potencia y el control digital, implementada en 1999. Esto permitió un 50 % más de potencia (más de 2400 W) y un par motor un 45 % superior en comparación con el Spirit of Biel II de 1993. La eficiencia del sistema de transmisión total (incluidas las pérdidas de la electrónica de potencia) también ha mejorado y ahora supera el 98 %. Sin embargo, como muestra el gráfico, esta eficiencia depende en cierta medida de la velocidad y aumenta con ella. El diseño se concibió inicialmente para alcanzar su máximo rendimiento a la velocidad de crucero normal del coche solar, alrededor de 100 km/h.
La carrera
Para ganar la carrera no basta con un buen vehículo, sino que también se necesita una conducción inteligente, adaptada a las características del circuito. Por ello, se ha investigado durante dos meses antes de la carrera. Se han cartografiado los desniveles y se han vinculado a los datos GPS . A partir de estos datos, durante la carrera se puede determinar la velocidad óptima.
A pesar de todas las pruebas y preparativos, persiste una incertidumbre: el clima . Las nubes influirían considerablemente en la cantidad de luz solar que se puede captar. Por lo tanto, será necesario monitorear constantemente cualquier cambio climático a lo largo del recorrido. Todos estos datos son analizados por un modelo informático que calcula continuamente la velocidad ideal para cada momento. Este equipo está integrado en los vehículos piloto (con motor de gasolina). Mediante telemetría, estos vehículos reciben constantemente datos sobre el estado de las baterías y la cantidad de luz solar captada.
Equipo
Cada versión de la Nuna ha sido construida por un equipo de estudiantes de la Universidad Tecnológica de Delft . El equipo cuenta con entre diez y veinte miembros. Se toman un año sabático para diseñar y construir desde cero una nueva versión de la nave solar. En 2001, el equipo Alpha Centauri construyó la Nuna 1, con la asesoría del exastronauta Wubbo Ockels . Desde 2002 hasta 2019, el equipo se denominó Equipo Solar Nuon. Desde 2022, se llama Equipo Solar Brunel.
Nuna 1 (2001)
El primer equipo Nuna ( Equipo Alpha Centauri ) fue patrocinado por Nuon . El equipo estaba compuesto principalmente por estudiantes de la Universidad Tecnológica de Delft , guiados por el exastronauta Wubbo Ockels . Era la primera vez que el equipo neerlandés participaba en la carrera, y ganaron la prueba de 3021 km en 32 horas y 39 minutos, superando el récord anterior del equipo Honda de 1996 (33 horas y 32 minutos). La velocidad media fue de 91,8 kilómetros por hora.
Nuna 2 (2003)
Nuna 2 ganó la carrera en 31,05 horas, con una velocidad media de 97,02 km/h en el recorrido de 3021 km, batiendo el récord del circuito que ostentaba el anterior Nuna 1 del equipo.
Nuna 3 (2005)
Nuna 3 era uno de los favoritos para la edición de 2005 del World Solar Challenge, con una velocidad de prueba previa a la carrera de 130 km/h. El resultado final fue que los 3021 kilómetros entre Darwin y Adelaida se cubrieron en un tiempo récord de 29 horas y 11 minutos, con una velocidad media de unos 103 km/h. Este sigue siendo el récord actual del World Solar Challenge .
Nuna 4 (2007)
Los principales cambios del Nuna 4 con respecto a su predecesor , el Nuna 3, son un volante en lugar de palancas, un asiento vertical en vez de la posición horizontal del conductor y un panel solar más pequeño de 6 m² en comparación con los 9 m² anteriores . Estos cambios fueron necesarios debido a modificaciones en la normativa, motivadas por supuestos problemas de seguridad e intentos de que el vehículo se pareciera más a un automóvil real, así como por la reducción del límite de velocidad en las carreteras australianas. El Nuna 4 ganó en 2007. [ 1 ]
Nuna 5 (2009)
Los principales cambios del Nuna 5 con respecto a su predecesor, el Nuna 4, fueron la reducción del peso de la batería, que pasó de 30 kg en 2007 a 25 kg. Otros cambios exigieron que los coches no pudieran competir con neumáticos lisos (slicks) usados previamente, sino que se requirieran neumáticos perfilados (con banda de rodadura o ranuras). Además, se exigió que el conductor se sentara más erguido, con un ángulo de asiento de, como máximo, 27 grados. [ 2 ] Terminó segundo.
Nuna 6 (2011)
Los principales cambios del Nuna 6 con respecto a su predecesor, el Nuna 5, son la sustitución de las células solares por células de silicio monocristalino y la reducción de la masa de la batería, ambas en conformidad con la nueva normativa. El peso del vehículo y la resistencia aerodinámica también se han reducido.
Nuna 7 (2013)
El principal cambio del Nuna 7 con respecto a sus predecesores es que ahora tiene cuatro ruedas en lugar de tres, tal como lo exigen las nuevas reglas del Desafío Mundial Solar. El vehículo también es asimétrico, ya que la cabina del conductor se encuentra en el lado derecho. El peso de las baterías y del vehículo apenas varía con respecto a su predecesor, el Nuna 6. El Nuna 7 ganó el Desafío Mundial Solar Bridgestone 2013.
Nuna 8 (2015)
En la categoría Challenger, el equipo de la Universidad Tecnológica de Delft retuvo el título con el Nuna 8 y una velocidad media de 91,75 km/h (57,01 mph), justo por delante de sus homólogos holandeses, la Universidad de Twente, que lideraron la mayor parte de la carrera, pero terminaron a solo 8 minutos de ellos en segundo lugar. [ 3 ] Una versión modificada del coche, el Nuna 8S, ganó el Sasol Solar Challenge de 2016 en Sudáfrica.
Nuna 9 (2017)
En la categoría Challenger, el equipo de Delft retuvo nuevamente su título con Nuna 9 y una velocidad promedio de 81,2 km/h (50,5 mph), justo por delante del equipo de coches solares de la Universidad de Michigan . [ 4 ] Una versión modificada del coche, Nuna 9S, ganó el Sasol Solar Challenge 2018 en Sudáfrica.
Nuna X (2019)
El Nuna X (10) lideraba la última jornada de la carrera con una velocidad media de 85,22 km/h (52,95 mph), pero su participación se vio truncada por un incendio. El vehículo quedó completamente destruido en cuestión de minutos, impidiendo que el equipo consiguiera su octavo título mundial. Esta fue la primera vez desde su participación en el World Solar Challenge que no lograron subir al podio. Una versión modificada del vehículo, el Nuna Phoenix, estableció un récord mundial de kilómetros recorridos únicamente con energía solar: 924 km, tras la cancelación de su carrera debido a la COVID-19.
Nuna 11 (2021)
El Nuna 11 se enfrentó a problemas similares a los del Nuna Phoenix. Al inicio de su fase de diseño, parecía que se celebraría la edición de 2021 del World Solar Challenge. Sin embargo, un par de meses antes del evento, este se canceló debido a la COVID-19. Esto llevó al equipo a organizar el Moroccan Solar Challenge, donde obtuvieron el tercer puesto. Una versión modificada del vehículo, el Nuna 11s, ganó el Sasol Solar Challenge de 2022 en Sudáfrica.
Véase también
- El Twente One , un coche de carreras solar holandés de la Universidad de Twente .
- El SolUTra , el coche de TU que precedió al Twente One.
- Los coches solares Stella de la Universidad Tecnológica de Eindhoven, en los Países Bajos , que ganaron la categoría Cruiser del WSC en 2013 y 2015.
- Lista de equipos de coches solares
- Desafío Solar Mundial
Referencias
- ↑ TU Delft, Dossier Nuna 4 Archivado el 5 de noviembre de 2007 en Wayback Machine , Recuperado el 25 de octubre de 2007.
- ↑ Reglamento Técnico WSC 2009
- ↑ "El equipo holandés Nuon celebra la victoria en la carrera World Solar Challenge de Darwin a Adelaida" . ABC News . 22 de octubre de 2015. Consultado el 19 de junio de 2017 .
- ↑ "RESULTADOS DEL DÍA 7 (archivado)" . WSC . 5 de noviembre de 2017. Archivado del original el 13 de noviembre de 2017. Consultado el 13 de noviembre de 2017 .
Enlaces externos
- www.nuonsolarteam.com
- El blog del equipo Nuna 3 (en su mayoría de Australia).
- Página de Speedace sobre el equipo de Nuon Solar
- Fotos del equipo solar de Nuon
- carreras de coches solares
- Universidad Tecnológica de Delft
- Ciencia y tecnología en los Países Bajos
- Inventos holandeses