Carrera de cotxes solars: prova d'última tecnologia

1991/10/01 Uzkudun, Maddi Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Garraioak

La carrera travessa Austràlia de dalt a baix. Triguen 6 dies a recórrer 3000 km, 9 hores al dia. Per tant, la velocitat mitjana diària és d'uns 500 km, sent la velocitat mitjana de 55 km/h.

Curiosa carrera

VIKING XX, un curiós artefacte

Al vehicle que va presentar la Universitat de Western Whashington pocs donarien nom de cotxe. A més del conductor té espai per a un altre passatger i disposa d'un panell solar gegant: 16 m.
Està dotat de cèl·lules de silici monocristalino. Conegut el cost d'aquestes cèl·lules i la superfície del panell, es pot apreciar que aquest vehicle no és un dels més barats.

La carrera va finalitzar el 16 de novembre de 1990 en Adelaide, al sud d'Austràlia, després de recórrer durant 6 dies 3.007 km de la costa nord d'Austràlia a la costa sud. És la segona vegada que se celebra aquesta carrera. Es va realitzar per primera vegada en 1987. Llavors van ser 22 els participants. En aquest segon han estat 36, dels quals 10 van arribar a la meta.

La normativa de la carrera és senzilla: els vehicles han de començar a les 8 del matí i parar a les 5 de la tarda, en el lloc on estan. Les dimensions del vehicle també estan regulades: 4 metres de longitud, 2 metres d'amplària i 1,60 metres d'altura màxima. La superfície màxima del panell solar és de 8 m ^2. No obstant això, si a més del conductor hi ha un altre passatger, la superfície dels panells no té límits.

A més, els vehicles disposen de bateries elèctriques. Càrrega dels panells del vehicle amb energia solar anterior a les 8 del matí i posterior a les 5 de la tarda. La capacitat de les següents bateries també està limitada: fins a 5 kW/h.

Igual que en les regates, o més concretament en el rem olímpic amb timoner, el pes del timoner o el pes del joquei en les carreres de cavalls és molt important, en la carrera de cotxes solars el pes del conductor pot ser un factor determinant. Per a evitar-ho s'estableix un pes estàndard: 85 kg. Els vehicles amb un conductor de pes inferior es carreguen fins que el conductor més la càrrega igualin aquest pes.

Com són els cotxes solars?

Els vehicles solars són de baixa potència: D'1 a 1,5 kW. Dins d'aquest límit de potència han de ser molt lleugers per a obtenir el màxim rendiment. Pesen entre 150 i 200 kg i presenten una forma aerodinàmica per a reduir la fricció amb l'aire, definida en el túnel aerodinàmic. A més, per a reduir la fricció amb el sòl, utilitzen pneumàtics com els de bicicleta i solen ser de tres rodes. Amb aquestes característiques i amb la bateria carregada, un d'aquests vehicles va aconseguir una velocitat de 130 km/h. No és fàcil!

L'energia solar es transforma en electricitat en panells solars. El rendiment de: aprox. 10% en panells convencionals i gairebé 20% en panells experimentals més recents. És a dir, si el sol dissipa 1.000 W per metre quadrat, i això és una cosa habitual a Austràlia al novembre, abans de l'estiu, el millor panell solar difícilment arribarà a 200 W. A més, quan la temperatura supera els 25æC, una cosa normal en el mitjà desert australià, disminueix el rendiment dels components utilitzats en la construcció dels panells.

El World Solar Challenge es va celebrar per primera vegada en 1987 i la veritat és que amb posterioritat el rendiment dels panells a penes s'ha aconseguit. No augmentar el rendiment, però sí que reduir el preu dels panells. La dada és: El guanyador de 1987, el conegut fabricador General Motors, va invertir en el seu vehicle prop de 400 milions de pessetes (21 milions de lliures). Va utilitzar un panell de cèl·lules de gal·li i arsènic, obtenint un rendiment del 18%. El vencedor de 1990, l'Escola d'Enginyers de Biel a Suïssa, només va superar els 63 milions de pessetes (3,5 milions de lliures) per a construir el seu propi vehicle, amb un panell pel que sembla d'un 20% de rendiment.

Per a això, va construir les cases de Telefunk i va utilitzar noves cèl·lules, un prototip, que encara no es fabriquen en sèrie. Aquestes noves cèl·lules han estat dissenyades per Martin Green, professor de la Universitat de Nova South Wales a Sydney. Són quadrats tallats per un cristall simple de silici. La superfície d'aquestes caselles és plana. Mitjançant el làser es graven en superfície cims i valls, és a dir, la superfície cel·lular es rugosa. En conseqüència, la superfície de la casella augmenta i amb ella el rendiment.

Aquestes cèl·lules comencen a fabricar-se a la fi d'enguany en una nova fàbrica que British Petrolium Solar està construint a Espanya. Per tant, el seu preu serà molt més barat que el del prototip actual. A més, a l'ésser aquestes cèl·lules de silici no són tòxiques, ja que el major problema de les cèl·lules de gal·li i arsènic era la toxicitat.

No sols els components del panell, sinó també la forma i disposició del propi panell: panells semicilíndrics, panells launas, panells orientatius, ... es veien en la carrera tot tipus de panells dissenyats per a absorbir millor l'energia solar.

Les carreres de cotxes solars s'han convertit en un veritable emprovador per als grups industrials més poderosos del món. L'energia solar, a més de ser una reivindicació legítima dels ecologistes, s'ha convertit en un negoci. Com a prova d'això, alguns dels participants són: General Motors, el major fabricant de cotxes del món, va patrocinar els equips de tres universitats dels EUA. També van estar presents tres grans empreses japoneses: Fona, Toyota i Mazda. Tampoc faltaven les grans petrolieres: BP, Mobil i Amoco.

El portaveu de General Motors va dir: Aquests no seran els cotxes del futur, però aquests joves que són aquí seran els dissenyadors de cotxes de demà.

El cotxe solar té futur?

Malgrat l'èxit de la carrera de cotxes solars a Austràlia i de la presència dels grups industrials més poderosos del món, no cal pensar que el cotxe solar serà la ganga de demà. El director del grup, Honda, va assenyalar que el futur dels cotxes solars és bastant fosc, ja que el rendiment actual de les cèl·lules solars es troba a les portes del seu límit teòric. En altres paraules, el rendiment del 20% de les millors cèl·lules fotoelèctriques actuals difícilment augmentarà.

MOTOR SOLAR

La casa japonesa Toyota, encara que no era oficial, va participar en la carrera solar a través de la seva empresa satèl·lit. El vehicle, denominat Aisol, va presentar una espectacular innovació, ja que l'energia solar s'obtenia a través de dues vies: un panell solar convencional i un motor solar. La
fletxa de la imatge mostra una paràbola darrere de l'estació del pilot. La paràbola concentra la calor del sol i l'aplica a un motor del cicle Stirling. El
cicle Stirling és conegut en la termodinàmica, consisteix en el moviment d'un gas entre dues fonts de calor separades per un bescanviador de calor adiabàtica de volum constant. En el
motor d'Aisole dos pistons i dues bieles converteixen la dilatació del gas en circuit tancat en energia mecànica. L'energia solar és la causa de la dilatació del gas. El
motor d'explosió (motor de combustió interna) ha de tenir dos elements externs: combustible (p. ex. gasolina) i combustible (aire). El motor Stirling, per part seva, només necessita una font de calor des de l'exterior, ja sigui gasolina, alcohol, fusta o com en aquest cas el sol.
No obstant això, la potència d'aquest motor solar és molt petita: de 80W, mentre que el panell solar d'Aisole té una potència de 900 W. No obstant això, es tracta de la primera vegada que es realitza un motor solar i una nova via de recerca ha quedat trencada.

No obstant això, el cotxe elèctric té una solució, alimentat per bateries elèctriques. El cotxe elèctric del futur estarà dotat de cèl·lules solars per a recarregar les bateries quan estigui estacionat al sol o sota el sol.

Les bateries utilitzades en els cotxes actuals són massa pesades i de baix rendiment. A més, quan s'envelleixen no es poden tirar a tot arreu, ja que contenen metalls pesants, és a dir, són perjudicials per al medi ambient. No obstant això, la bateria que acaba de desenvolupar al Japó pot canviar d'estat. La nova bateria és en forma de condensador, que emmagatzema electricitat entre dues plaques metàl·liques separades per una capa aïllant com a càrrega elèctrica estàtica. Aquesta és la innovació revolucionària d'aquesta bateria, ja que les bateries convencionals emmagatzemen l'energia químicament.

El fabricant de cotxes Isazu i la signatura Fuji Electrochemical són els autors d'aquesta nova bateria, que ha anunciat que pot acumular entre 30 i 50 càrregues elèctriques més que el millor condensador disponible en el mercat en l'actualitat. D'altra banda, comparat amb la bateria de plom i àcid convencional dels cotxes, té una capacitat 20 vegades major a igual pes. A més, la resistència interna d'aquest condensador de bateria és molt baixa, triga només 30 segons a carregar-se i a més es carrega amb una tensió inferior a la normal. Aquesta bateria serà més barata que l'actual i neta, ja que no conté metalls pesants. Carbó actiu i àcid sulfúric. Els dissenyadors creuen que pot estar a la venda dins de dos anys. Veure.