Rijden op waterstof
Onze toekomst op gebied van duurzame mobiliteit heeft momenteel twee oplossingen: battery-electric en hydrogen-electric wagens. Onder de battery-electric wagens valt een Tesla Model S of een Nissan Leaf. Het huidige hydrogen-electric wagenpark bestaat uit een Hyundai ix35 Fuel Cell of een Toyota Mirai. Volgens onze visie gaat hydrogen-electric rijden het winnen, maar waarom? Hiervoor een aantal redenen.
Waterstof is een energiedrager, net zoals een accu, maar dit heeft de volgende voordelen:
- Het accupakket van een Tesla model S weegt 600 kg, tegenover 5,6kg aan waterstof in een Hyundai ix35 Fuel Cell;
- Het volledig opladen van een Tesla Model S kost tussen de 3 à 4 uur, tegenover het in 3 minuten tanken van een Hyundai ix35 Fuel Cell.
Het Green Team Twente gelooft daarom dat waterstof een belangrijke rol gaat spelen in de weg naar duurzame mobiliteit. Meer over waterstof kun je zien in dit filmpje:
Mechanisch
Wrijving, alles draait om wrijving. De uitdaging die nooit ophoudt voor de mechanicus. Elk onderdeel, elk detail, alles moet geoptimaliseerd worden voor zo min mogelijk wrijving. In overleg met onze lager fabrikant, SKF, worden de beste lagers uitgekozen voor elk onderdeel. Op deze manier wordt de wrijving zo min mogelijk gemaakt.
Echter is wrijving verstrengeld met grip, zonder wrijving is er geen grip. Zonder grip kan de auto niet rijden. Hier kan alleen wel het optimale worden bereikt. Dit jaar is Green Team Twente bezig met een revolutie op dit gebied en zal de wereld versteld doen staan. Meer informatie hierover volgt op de auto presentatie.
Afgelopen jaar stond Green Team Twente in de spotlights met de versnellingsbak. Het gebruik maken van drie motoren die afgezonderd van elkaar aan en uit gezet kunnen worden maar toch allemaal zijn aangesloten op dezelfde as was iets uitzonderlijks. Dit leverde een mooie basis op om te optimaliseren: beter materiaal, efficiëntere overbrenging en de tandwielen die perfect over elkaar heen lopen vormen de huidige versnellingsbak.
Als laatste richt mechanica zich volledig op gewicht. Elk onderdeel wordt zo licht mogelijk gemaakt, grammetjes worden gewonnen. Sterkere en lichtere materialen worden gebruikt. Titanium remschijven, aluminium 7075 frees onderdelen en prepreg 160 grams koolstofvezel body. Het doel is om de auto minder dan 100 kg te laten wegen. Bekijk hier hoe het vorige team haar body heeft gemaakt:
Elektronisch
De electrical engineers zijn verantwoordelijk voor alle elektronische systemen in de auto. Onze op maat gemaakte circuits zorgen ervoor dat de motoren vermogen ontvangen, de buffer wordt opgeladen en de brandstofcel wordt gereguleerd. Naast deze belangrijkste taken zijn er veel printplaten die de perifere systemen verzorgen, zoals de verlichting en de ruitenwissers.
De reden dat we onze eigen printplaten ontwerpen is omdat we alle elektrische verliezen willen minimaliseren. Bijna alle op de markt beschikbare printplaten voldoen niet aan dit criterium, we moeten dus onze eigen zeer efficiënte PCB’s ontwerpen. Dit is een grote uitdaging, maar een erg belonende! Niet alleen leren we veel over efficientie en elektronica, we zijn ook bezig met problemen waar zeer weinig ingenieurs naar hebben gekeken, zoals een hoogefficiënte DC/DC-converter met state-of-the-art galliumnitride transistors.
Alle elektronische systemen behoren tot het primaire systeem of het secundaire systeem. Het primaire systeem maakt gebruik van de brandstofcel als energiebron en het secundaire systeem maakt gebruik van LiPo-accu’s. Alle systemen die de aandrijving van de wagen direct of indirect beïnvloeden maken deel uit van het primaire systeem.
Het primaire systeem begint met de waterstof-brandstofcel. Dit is het onderdeel dat waterstof en zuurstof omzet in water en elektriciteit. Alle onderdelen van het primaire systeem gebruiken deze energie. Voordat dit wordt gebruikt, wordt de spanning verhoogd naar 48 volt met een DC/DC-converter. Dit is de spanning waarop de rest van het systeem draait. De stroom wordt vervolgens naar de motorcontrollers geleid, die de motoren voeden, waarna de auto begint te rijden. Energie dat niet wordt gebruikt in de motoren wordt opgeslagen in de buffer, rekening houdend met het minimaliseren van verliezen.
Het secundaire systeem, aangedreven door lithium-polymeer accu’s, voedt alle systemen die geen deel uitmaken van de aandrijflijn, zoals de verlichting en de ruitenwissers.
Rijstrategie
Met welke snelheid rijdt de auto met de minste energie?
Hoe kunnen we de presentaties van de auto verbeteren?
Wanneer is het handigst om in te halen op het parcours?
Al deze vragen en meer komen bij elkaar in de Rijstrategie en worden beantwoord door Sevim Aktas, Bram ter Huurne en Roy Nijhuis. Het hoofddoel is het systeem te valideren en af te stemmen met verschillend methodes en instrumenten. De kunst is om het gedrag van de auto op het parcours te analyseren en voorspelen, door de auto van binnen en buiten te leren kennen. Dit wordt gedaan door middel van simulaties en nauw samen te werken met de rest van het team. Op die manier wordt gegarandeerd dat er genoeg informatie als input aanwezig is. Uiteindelijk wordt er een plan gemaakt, rekening houdend met het parcours (bochten, heuvels, …), het weer, de veiligheid, bandenslijtage, etc. En als laatste natuurlijk: een beetje geluk!