Stella Juva, o ambulanță solară

Stella Juva este un EV solar conceput pentru a duce servicii medicale în regiuni izolate și promite până la 715 km autonomie într-o zi însorită.

Ideea proiectului Solar Team Eindhoven este fundamental diferită: ce se întâmplă dacă automobilul nu mai depinde exclusiv de energia pe care o ia cu el la plecare, ci poate continua să o producă pe parcurs?

Este o întrebare la care industria auto încearcă să răspundă de ani buni. Integrarea panourilor fotovoltaice într-un automobil nu este o idee nouă, dar raportul dintre suprafața disponibilă, randamentul celulelor, masa vehiculului și consumul său face dificilă transformarea energiei solare într-o contribuție decisivă la propulsie. Stella Juva încearcă să împingă această ecuație într-o zonă în care panourile solare nu mai reprezintă un simplu accesoriu.

Un automobil care trebuie să funcționeze fără infrastructură

Misiunea vehiculului explică multe dintre alegerile sale tehnice. Stella Juva este prezentată de creatorii săi drept prima „ambulanță alimentată cu energie solară” din lume, deși termenul poate induce în eroare. Nu este o ambulanță convențională cu girofar, concepută să preia un pacient și să-l transporte rapid la spital. Principiul este invers: vehiculul duce clinica la pacient. Personalul medical poate efectua la bord analize de sânge, screening pentru tuberculoză și malarie, vaccinări sau ecografii pentru monitorizarea sarcinii.

Această misiune a determinat și una dintre cerințele esențiale ale proiectului: vehiculul trebuie să poată funcționa în regiuni în care combustibilul, electricitatea și infrastructura rutieră sunt dificil de găsit. Într-un asemenea mediu, autonomia unui EV capătă o cu totul altă semnificație. Nu mai este vorba despre posibilitatea de a ajunge la următorul Supercharger sau la o stație HPC. Următoarea stație poate să nu existe.

715 km, dar cu o condiție importantă

Solar Team Eindhoven estimează că Stella Juva ar putea parcurge până la 715 km într-o zi însorită. Este o valoare impresionantă, dar trebuie privită cu precauție. Vehiculul nu a demonstrat încă această autonomie în condiții reale, iar energia solară introduce mult mai multe variabile decât un test convențional de autonomie. Intensitatea radiației solare, temperatura, anotimpul, orientarea vehiculului, durata deplasării și timpul petrecut staționar pot modifica semnificativ bilanțul energetic.

Tocmai aici Stella Juva devine însă interesantă din perspectiva automobilului. La un EV convențional, energia disponibilă la plecare este, simplificat, energia stocată în baterie. De acolo începe numărătoarea inversă.

La Stella Juva, automobilul continuă să producă energie. Atunci când se deplasează, panourile contribuie la alimentarea sistemului. Atunci când staționează într-o comunitate și personalul medical lucrează, plafonul continuă să transforme lumina în electricitate. Astfel, oprirea nu înseamnă obligatoriu pierderea autonomiei. În anumite condiții, poate însemna recuperarea ei.

Plafonul devine o mică centrală electrică

Pentru sistemul fotovoltaic au fost utilizate celule AIKO cu tehnologie All Back Contact, sau ABC. Diferența importantă față de configurațiile convenționale este amplasarea contactelor electrice pe partea posterioară a celulelor. Eliminarea contactelor de pe suprafața frontală permite expunerea unei zone mai mari la lumină și, implicit, o absorbție mai eficientă.

Este exact genul de optimizare care contează pe un automobil. Pe acoperișul unei clădiri, dacă ai nevoie de mai multă putere, soluția poate fi instalarea unor panouri suplimentare. Pe un vehicul, suprafața disponibilă este strict limitată. Fiecare centimetru pătrat trebuie exploatat cât mai eficient. În plus, celulele utilizează metalizare fără argint, soluție care contribuie la reducerea riscului de microfisuri.

Căldura reprezintă un adversar

Mai există un detaliu important. Celulele au fost alese și pentru capacitatea de a-și menține performanța la temperaturi ridicate. Panourile fotovoltaice nu iubesc neapărat căldura. Lumina solară este sursa energiei, dar creșterea temperaturii celulelor poate reduce eficiența acestora.

Pentru un automobil conceput să funcționeze în regiuni precum Africa de Est, problema este evidentă. Stella Juva trebuie să genereze cantități relevante de energie tocmai atunci când este expusă ore întregi unui soare puternic și unor temperaturi ridicate. Randamentul în asemenea condiții este, prin urmare, mai important decât performanța ideală obținută într-un laborator.

Un EV solar trebuie să fie înainte de toate eficient

Proiectele Solar Team Eindhoven demonstrează și un principiu pe care industria auto l-a redescoperit odată cu electrificarea: autonomia nu depinde doar de capacitatea bateriei. Există două metode fundamentale prin care poți face un EV să ajungă mai departe. Prima este să adaugi baterie. A doua este să reduci energia necesară pentru fiecare kilometru.

Prima soluție este relativ simplă, dar creează un cerc vicios. Mai multe celule înseamnă mai multă energie, dar și o baterie mai grea. Masa suplimentară trebuie accelerată, frânată și transportată permanent, ceea ce crește consumul. În cazul unui automobil solar, eficiența devine și mai importantă deoarece cantitatea de energie pe care caroseria o poate capta de la soare este limitată.

Fiecare watt economisit înseamnă că energia produsă de panouri poate avea o contribuție mai mare la distanța parcursă. De aceea, adevărata tehnologie din spatele unor asemenea automobile nu se rezumă la montarea unor panouri fotovoltaice pe plafon. Întregul vehicul trebuie conceput în jurul unui consum redus.

Energia solară trebuie să alimenteze și clinica

Stella Juva complică suplimentar problema deoarece energia produsă nu este rezervată exclusiv propulsiei. Automobilul transportă aparatură medicală, iar aceasta trebuie alimentată. Există astfel două categorii de consumatori care concurează pentru aceeași energie: sistemul de propulsie și echipamentele necesare misiunii medicale.

Pentru ingineri, provocarea devine gestionarea întregului ecosistem energetic. Mașina trebuie să ajungă într-o comunitate izolată, să permită desfășurarea activităților medicale și să păstreze suficientă energie pentru următoarea deplasare. Tocmai de aceea cifra de 715 km spune doar o parte a poveștii.

Protecție specială pentru baterie

Un alt element tehnic interesant este sistemul de protecție al acumulatorului. Bateria Stella Juva utilizează PPG CoraChar SE 4000, un strat epoxidic destinat încetinirii propagării căldurii și focului dacă una dintre celule intră în runaway termic.

Într-o baterie litiu-ion, deteriorarea sau defectarea unei celule poate declanșa o creștere necontrolată a temperaturii. Una dintre principalele preocupări ale inginerilor este împiedicarea propagării fenomenului către celulele vecine.

Soluția PPG este destinată tocmai creării unei bariere suplimentare împotriva acestui efect. Importanța este cu atât mai mare pentru un vehicul care va funcționa la distanțe considerabile de infrastructură și servicii de intervenție. PPG a sprijinit proiectul și printr-un grant de 40.000 de euro.

Stella Juva nu este prima aventură solară a studenților olandezi

Echipa de la Eindhoven are deja experiență considerabilă cu vehiculele solare neconvenționale. Unul dintre proiectele precedente a fost Stella Vita, un camper electric alimentat cu energie solară. A urmat Stella Terra, un automobil electric solar destinat deplasării în afara asfaltului. Iar acesta din urmă a trecut printr-un test mult mai dur decât o demonstrație universitară. În 2023, Stella Terra a parcurs aproximativ 1.000 km prin Maroc și Sahara, oferind echipei posibilitatea de a verifica tehnologia într-un mediu în care temperaturile, praful, terenul și distanțele reprezintă probleme reale.

Stella Juva reprezintă evoluția acestei filosofii. Diferența este că acum eficiența energetică nu mai are doar rolul de a demonstra posibilitățile tehnologiei solare. Are o misiune practică.

Următorul laborator este Kenya

Adevăratul test pentru Stella Juva nu va avea loc în campusul universității. Echipa va duce vehiculul în Kenya, unde acesta urmează să parcurgă sute de kilometri utilizând energia solară. Programul va include și două locații izolate în care personalul medical va simula situații reale de utilizare, inclusiv tratarea și evaluarea pacienților cu tuberculoză.

Este un test mult mai relevant decât o simplă încercare de autonomie. Va arăta cum se comportă sistemul fotovoltaic la temperaturi ridicate, câtă energie poate produce în condiții reale, cum evoluează consumul pe drumuri diferite și câtă electricitate solicită aparatura medicală. Abia atunci va putea fi evaluată cu adevărat promisiunea celor 715 km.