به گزارش آوای اقتصاد
به نقل از تجارت نیوز، تصور خودروییکه هنگام حرکت و حتی زمانی که در پارکینگ متوقف است، انرژی مورد نیاز خود را از نور خورشید دریافت میکند، دیگر صرفاً یک ایده آزمایشگاهی نیست. گروهی از دانشجویان دانشگاه کلمسون در آمریکا در قالب پروژهای به نام Deep Orange تلاش کردهاند این ایده را یک گام به واقعیت نزدیکتر کنند.
نتیجه این پروژه، خودرویی به نام Luminetta است؛ یک خودروی برقی بسیار سبک که تقریباً تمام بدنه بیرونی آن به سطحی برای جذب انرژی خورشیدی تبدیل شده است. این پروژه با همکاری و حمایت BMW توسعه یافته و هدف اصلی آن بررسی این موضوع است که آیا میتوان خودرویی ساخت که در استفاده روزمره، انرژی خورشیدی بیشتری نسبت به میزان مصرف خود دریافت کند.
تفاوت مهم Luminetta با بسیاری از خودروهای خورشیدی موجود این است که سلولهای خورشیدی آن فقط روی سقف قرار نگرفتهاند. طراحان تلاش کردهاند تا حد امکان از تمام سطح خارجی خودرو برای تولید برق استفاده کنند؛ رویکردی که میتواند در آینده برای افزایش بهرهوری خودروهای برقی مورد توجه قرار گیرد.
Luminetta چیست و چرا با خودروهای خورشیدی معمولی متفاوت است؟
در سالهای اخیر، چندین شرکت تلاش کردهاند پنلهای خورشیدی را روی خودروهای برقی نصب کنند. با این حال، سطح قابل استفاده روی یک خودرو محدود است و معمولاً بخش عمده پنلها روی سقف قرار میگیرند.
Luminetta رویکرد متفاوتی دارد. بیش از ۱۷۰۰ سلول فتوولتائیک در قسمتهای مختلف بدنه این خودرو تعبیه شدهاند و در عمل، بخش بسیار زیادی از نمای بیرونی خودرو وظیفه جذب نور خورشید و تبدیل آن به برق را بر عهده دارد.
این سلولها توسط مؤسسه سیستمهای انرژی خورشیدی فرانهوفر آلمان یا Fraunhofer ISE طراحی و مهندسی شدهاند؛ مجموعهای که یکی از مراکز مهم تحقیقاتی حوزه انرژی خورشیدی به شمار میرود.
یکی از ویژگیهای جالب این سلولها این است که برای عملکرد بهتر در شرایط سایه جزئی نیز طراحی شدهاند. به این معنا که اگر بخشی از خودرو زیر سایه یک درخت، ساختمان یا ستون پارکینگ قرار گیرد، تمام سیستم تولید برق الزاماً از کار نمیافتد.
این ویژگی برای یک خودروی خورشیدی اهمیت زیادی دارد، زیرا در استفاده واقعی تقریباً هیچ خودرویی تمام روز را در معرض تابش مستقیم و بدون مانع خورشید قرار نمیدهد.
تولید ۵.۷ کیلوواتساعت برق در یک روز
بر اساس محاسبات تیم توسعهدهنده، Luminetta میتواند در یک روز مناسب تا ۵.۷ کیلوواتساعت انرژی خورشیدی تولید کند.
این عدد به خودی خود شاید برای بسیاری از کاربران چندان بزرگ به نظر نرسد، اما وقتی وزن بسیار پایین خودرو و مصرف انرژی آن را در نظر بگیریم، اهمیت آن بیشتر مشخص میشود.
دانشگاه کلمسون اعلام کرده است که اگر یک کاربر روزانه حدود ۱۹ کیلومتر رفتوآمد داشته باشد، انرژی خورشیدی تولیدشده توسط خودرو میتواند به طور متوسط برای حدود ۵۰ کیلومتر برد اضافی کافی باشد.
به زبان ساده، در مدل مورد استفاده تیم سازنده، خودرویی که روزانه حدود ۱۹ کیلومتر رانندگی میکند، در شرایط مناسب میتواند از نور خورشید انرژیای دریافت کند که معادل حدود ۵۰ کیلومتر برد الکتریکی باشد.
در چنین شرایطی، انرژی تولیدشده نه تنها مصرف روزانه خودرو را جبران میکند، بلکه بخشی از آن نیز به عنوان انرژی مازاد باقی میماند.
البته باید توجه داشت که این اعداد نتیجه مدلسازی هستند و هنوز نمیتوان آنها را به عنوان عملکرد قطعی خودرو در تمام شرایط آبوهوایی در نظر گرفت.
این خودرو چطور به انرژی مثبت میرسد؟
ایده اصلی Luminetta بر یک اصل ساده استوار است: کاهش شدید مصرف انرژی خودرو در کنار افزایش سطح دریافت انرژی خورشیدی.
خودرویی که وزن زیادی داشته باشد برای حرکت به انرژی بیشتری نیاز دارد. بنابراین، حتی اگر پنلهای خورشیدی قدرتمندی روی آن نصب شود، بخش قابل توجهی از انرژی تولیدشده صرف غلبه بر وزن خودرو خواهد شد.
دانشجویان کلمسون برای حل این مشکل، وزن Luminetta را به حدود ۱۲۱۲ پوند، معادل تقریباً ۵۵۰ کیلوگرم رساندهاند.
این وزن برای یک خودروی کامل بسیار پایین است و طبق توضیحات تیم توسعهدهنده، تقریباً یکچهارم وزن یک خودروی تولیدی با ابعاد مشابه محسوب میشود.
همین کاهش وزن یکی از مهمترین دلایلی است که باعث شده انرژی خورشیدی نسبتاً محدود موجود روی خودرو بتواند تأثیر قابل توجهی بر برد آن داشته باشد.
الهام از ماهی جعبهای برای کاهش مصرف انرژی
طراحی عجیب Luminetta صرفاً برای جلب توجه ساخته نشده است. دانشجویان کلمسون برای شکل بدنه از ساختار بدن ماهی جعبهای الهام گرفتهاند. این ماهی با وجود شکل ظاهراً مکعبی خود، ویژگیهای آیرودینامیکی مناسبی در محیط آبی دارد و میتواند با نیروی پسای نسبتاً پایین حرکت کند.
طراحان Luminetta نیز از همین ایده برای ایجاد یک بدنه کممصرف استفاده کردهاند.
شکل نسبتاً صاف و جعبهای خودرو علاوه بر کمک به کاهش مصرف انرژی، یک مزیت دیگر نیز دارد: فضای بیشتری برای نصب سلولهای خورشیدی فراهم میکند.
در یک بدنه کاملاً منحنی، بخش قابل توجهی از سطح خودرو برای نصب پنلهای تخت مناسب نیست. اما در Luminetta، سطوح نسبتاً صاف امکان استفاده گستردهتر از سلولهای فتوولتائیک را فراهم کردهاند.
به این ترتیب، طراحی خودرو همزمان دو هدف را دنبال میکند؛ کاهش انرژی مورد نیاز برای حرکت و افزایش سطحی که میتواند انرژی خورشیدی تولید کند.
وزن پایین؛ برگ برنده Luminetta
وزن ۱۲۱۲ پوندی یا حدود ۵۵۰ کیلوگرمی یکی از مهمترین ویژگیهای این پروژه است. برای مقایسه، بسیاری از خودروهای برقی امروزی به دلیل وزن بالای باتریهای خود چندین برابر این مقدار وزن دارند. باتریهای بزرگ اگرچه برد بیشتری ایجاد میکنند، اما وزن زیادی نیز به خودرو اضافه میکنند و همین وزن، انرژی بیشتری برای حرکت نیاز دارد.
Luminetta دقیقاً در نقطه مقابل این رویکرد قرار گرفته است. تیم کلمسون تلاش کرده است به جای استفاده از باتری بسیار بزرگ، مصرف انرژی خودرو را تا حد امکان کاهش دهد و در کنار آن، از نور خورشید بهصورت مداوم انرژی دریافت کند.
این فلسفه میتواند در طراحی نسل آینده خودروهای برقی اهمیت داشته باشد؛ بهخصوص اگر خودروسازان بتوانند مواد سبکتر، موتورهای کارآمدتر و سامانههای مدیریت انرژی هوشمندتری توسعه دهند.
آیا بدنه سبک به معنای کاهش ایمنی است؟
یکی از پرسشهای طبیعی درباره خودرویی با وزن حدود ۵۵۰ کیلوگرم، مسئله ایمنی است. کاهش وزن خودرو نباید به معنای حذف ساختارهای محافظتی باشد. تیم توسعه Luminetta نیز تلاش کرده است این مسئله را در طراحی خود لحاظ کند.
در ساختار خودرو از ترکیبی از فولاد سازهای، آلومینیوم و فیبر کربن استفاده شده است. همچنین برخی اتصالات فلزی با استفاده از فناوری چاپ سهبعدی ساخته شدهاند.
هدف از استفاده از این مواد، دستیابی همزمان به وزن پایین و استحکام مناسب است.
فیبر کربن به دلیل نسبت بالای استحکام به وزن، در پروژههای سبکسازی خودرو اهمیت زیادی دارد و آلومینیوم نیز در صنعت خودرو به عنوان مادهای سبکتر از فولاد مورد استفاده قرار میگیرد.
با این حال، تا زمانی که خودرو تحت آزمونهای ایمنی کامل قرار نگیرد، نمیتوان درباره سطح ایمنی آن با خودروهای تولید انبوه قضاوت قطعی کرد.
Luminetta در چه شهرهایی میتواند بهتر عمل کند؟
میزان انرژی تولیدشده توسط یک خودروی خورشیدی به شدت به موقعیت جغرافیایی، فصل، زاویه تابش خورشید، وضعیت آبوهوا و مدت زمانی که خودرو در معرض نور قرار دارد، وابسته است.
تیم کلمسون برای محاسبات خود شرایط تابش خورشید در چهار شهر مختلف را مدلسازی کرده است: گرینویل در کارولینای جنوبی، فرانکفورت در آلمان، مادرید در اسپانیا و بمبئی در هند.
این انتخاب جغرافیایی به پژوهشگران کمک میکند عملکرد احتمالی خودرو را در شرایط اقلیمی متفاوت بررسی کنند.
برای مثال، مقدار تابش خورشیدی در یک شهر آفتابی مانند مادرید با شرایط زمستانی فرانکفورت تفاوت قابل توجهی دارد. بنابراین، میزان انرژی قابل تولید توسط یک خودروی خورشیدی در این مناطق نیز یکسان نخواهد بود.
همین مسئله نشان میدهد که ادعای «خودرویی که بیشتر از مصرف خود انرژی تولید میکند» باید همیشه در کنار شرایط آبوهوایی و الگوی استفاده از خودرو بررسی شود.
بزرگترین چالش؛ دنیای واقعی با مدل کامپیوتری فرق دارد
با وجود اعداد امیدوارکننده، Luminetta هنوز با یک آزمون مهم روبهرو است: عملکرد واقعی در جاده. بخش قابل توجهی از ادعای مربوط به تولید انرژی بیشتر از مصرف، بر اساس مدلسازیهای انجامشده توسط تیم دانشگاه کلمسون است.
اما شرایط واقعی بسیار پیچیدهتر از یک مدل کامپیوتری است. یک خودرو ممکن است برای چند روز در پارکینگ سرپوشیده یا زیرزمین قرار بگیرد. ممکن است درختی بخش زیادی از بدنه را سایه کند یا چند روز متوالی آسمان ابری باشد. همچنین گردوغبار، باران، برف و کثیفی سطح پنلها میتوانند میزان تولید انرژی را کاهش دهند.
حتی محل پارک خودرو نیز اهمیت دارد. خودرویی که هر روز در فضای باز و زیر نور خورشید پارک شود، طبیعتاً فرصت بیشتری برای تولید انرژی خواهد داشت نسبت به خودرویی که بیشتر زمان خود را در پارکینگ بسته سپری میکند.
به همین دلیل، برای اثبات عملکرد واقعی Luminetta باید خودرو در شرایط واقعی و در طول مدت طولانی آزمایش شود.
آیا Luminetta میتواند هرگز وارد خیابان شود؟
احتمال اینکه Luminetta دقیقاً با همین طراحی و مشخصات وارد تولید انبوه شود، هنوز مشخص نیست.
این پروژه در اصل یک برنامه تحقیقاتی و آموزشی است که در دانشگاه کلمسون و در قالب برنامه Deep Orange توسعه پیدا کرده است. هدف چنین پروژههایی تنها ساخت یک محصول نهایی نیست، بلکه آزمایش فناوریهایی است که ممکن است در خودروهای آینده مورد استفاده قرار گیرند.
بنابراین، حتی اگر Luminetta هرگز به عنوان یک مدل تجاری وارد بازار نشود، فناوریهای توسعهیافته در جریان این پروژه میتوانند ارزش زیادی برای صنعت خودرو داشته باشند.
برای مثال، فناوری سلولهای خورشیدی مقاومتر در برابر سایه، روشهای سبکسازی بدنه، مواد جدید، طراحی آیرودینامیک و سیستمهای مدیریت انرژی میتوانند در آینده به خودروهای تولیدی راه پیدا کنند.
نقش BMW در پروژه Luminetta
حضور BMW در این پروژه نیز یکی از جنبههای مهم آن است. این خودرو با حمایت BMW توسعه یافته و همین همکاری نشان میدهد خودروسازان بزرگ نیز به دنبال بررسی راههای جدید برای افزایش بهرهوری خودروهای برقی هستند.
در شرایطی که صنعت خودرو به سمت برقیسازی حرکت میکند، افزایش برد خودرو تنها از طریق نصب باتریهای بزرگتر امکانپذیر نیست. باتری بزرگتر وزن بیشتری ایجاد میکند، فضای بیشتری اشغال میکند و مواد اولیه بیشتری نیاز دارد.
در مقابل، استفاده از انرژی خورشیدی میتواند یک منبع انرژی مکمل در اختیار خودرو قرار دهد.
البته سطح محدود بدنه خودرو باعث میشود تولید انرژی خورشیدی آن هرگز با یک نیروگاه خورشیدی یا حتی یک پنل بزرگ خانگی قابل مقایسه نباشد. اما اگر مصرف خودرو به اندازه کافی پایین باشد، همین مقدار انرژی نیز میتواند برای افزایش برد روزانه اهمیت پیدا کند.
Luminetta در CES 2027 دیده میشود
دانشگاه کلمسون قصد دارد Luminetta را در نمایشگاه CES لاسوگاس در سال ۲۰۲۷ به نمایش بگذارد.
این نمایشگاه یکی از مهمترین رویدادهای فناوری جهان است و حضور Luminetta در آن میتواند فرصت مناسبی برای معرفی ایده خودروهای خورشیدی فوقسبک به صنعت خودرو و مخاطبان عمومی باشد.
در این مرحله، هنوز مشخص نیست که این پروژه در نهایت به یک محصول تجاری تبدیل خواهد شد یا خیر. اما نمایش آن میتواند توجه بیشتری را به فناوریهایی جلب کند که به جای افزایش اندازه باتری، بر کاهش مصرف انرژی خودرو تمرکز دارند.
آیا خودروهای خورشیدی آینده صنعت خودرو هستند؟
خودروهای خورشیدی احتمالاً در آینده جایگزین تمام خودروهای برقی نخواهند شد، اما میتوانند بخشی از راهکار گستردهتر برای کاهش مصرف انرژی باشند.
محدودیت اصلی همچنان میزان انرژی خورشیدی قابل دریافت روی سطح خودرو است. حتی اگر تمام قسمتهای بدنه با سلولهای فتوولتائیک پوشانده شود، سطح خودرو محدود باقی میماند.
اما Luminetta نشان میدهد اگر این محدودیت با کاهش شدید وزن و مصرف انرژی ترکیب شود، همان سطح محدود نیز میتواند تأثیر قابل توجهی داشته باشد.
تولید روزانه تا ۵.۷ کیلوواتساعت برق و امکان ایجاد حدود ۵۰ کیلومتر برد اضافی در مدلسازیهای انجامشده، نشان میدهد که خودروهای خورشیدی میتوانند از یک فناوری نمایشی به یک راهکار قابل بررسی برای حملونقل آینده تبدیل شوند.
خودرویی که بیشتر از مصرفش انرژی تولید میکند؟
Luminetta یکی از پروژههای جالب در مسیر ترکیب انرژی خورشیدی و حملونقل برقی است. این خودروی سبک که با حمایت BMW و توسط دانشجویان دانشگاه کلمسون ساخته شده، تلاش میکند یک مسئله مهم صنعت خودرو را از زاویهای متفاوت حل کند: به جای اینکه فقط ظرفیت باتری را افزایش دهیم، چرا مصرف خودرو را کاهش ندهیم و همزمان بدنه آن را به یک منبع تولید انرژی تبدیل نکنیم؟
استفاده از بیش از ۱۷۰۰ سلول خورشیدی، وزن تنها ۱۲۱۲ پوند یا حدود ۵۵۰ کیلوگرم و قابلیت مدلسازیشده تولید حداکثر ۵.۷ کیلوواتساعت انرژی در روز، Luminetta را به پروژهای متفاوت تبدیل کرده است.
بر اساس محاسبات تیم سازنده، برای یک رفتوآمد روزانه ۱۲ مایلی یا حدود ۱۹ کیلومتری، انرژی خورشیدی تولیدشده میتواند به طور متوسط برای حدود ۵۰ کیلومتر برد اضافی کافی باشد.
با این حال، این ارقام هنوز باید در شرایط واقعی جاده و در بازه زمانی طولانی آزمایش شوند. آبوهوای ابری، سایه، گردوغبار، محل پارک خودرو و تغییرات فصلی تابش خورشید میتوانند عملکرد واقعی را نسبت به مدلهای آزمایشگاهی تغییر دهند.
بنابراین، شاید مهمترین دستاورد Luminetta نه این باشد که قرار است یک خودروی خورشیدی تجاری را به بازار معرفی کند، بلکه این است که نشان میدهد ترکیب سبکسازی شدید، طراحی آیرودینامیک، سلولهای خورشیدی پیشرفته و مدیریت هوشمند انرژی میتواند مفهوم خودروهای برقی را وارد مرحله تازهای کند.
اگر بخشی از فناوریهای این پروژه در خودروهای تولیدی آینده به کار گرفته شود، ممکن است خودروهای برقی آینده تنها مصرفکننده انرژی نباشند؛ بلکه هنگام توقف در خیابان یا پارکینگ، بخشی از انرژی مورد نیاز خود را نیز از خورشید دریافت کنند.
Luminetta قرار است در CES 2027 به نمایش گذاشته شود و شاید این نمایشگاه مشخص کند که کدام بخش از این ایده بلندپروازانه میتواند از یک پروژه دانشگاهی به فناوری واقعی صنعت خودرو تبدیل شود.
