BMW poprosiło studentów Clemson University o zbudowanie samochodu elektrycznego, który podczas codziennej eksploatacji będzie wytwarzał więcej energii, niż zużywa. Efektem jest Deep Orange 17, czyli ważący zaledwie 550 kg prototyp z ponad 1700 ogniwami fotowoltaicznymi zintegrowanymi z nadwoziem.
20 km jazdy, a energii przybywa na kolejne 50 km
Punktem wyjścia dla projektu było zadanie postawione przez BMW pod koniec 2024 r. Grupa 16 studentów studiów magisterskich z zakresu inżynierii samochodowej miała sprawdzić, czy można stworzyć elektryka, którego dzienny bilans energetyczny będzie dodatni. Samochód otrzymał nazwę Deep Orange 17 oraz przydomek Luminetta.
Do oceny koncepcji przyjęto codzienny miejski przejazd o długości 20 km. Zespół przeprowadził symulacje dla warunków nasłonecznienia i pogody w Greenville w Karolinie Południowej, Frankfurcie, Madrycie oraz Mumbaju. Według Clemson University po pokonaniu takiego dystansu instalacja fotowoltaiczna była w stanie wytworzyć nadwyżkę odpowiadającą średnio około 50 km dodatkowego zasięgu.
Oznacza to, że w przyjętym scenariuszu samochód odzyskiwał ze słońca energię zużytą na przejazd, a następnie produkował jej jeszcze więcej. Nie jest to jednak wynik uniwersalny dla każdego kierowcy i każdej trasy, lecz rezultat uzyskany dla określonego, stosunkowo krótkiego cyklu codziennego użytkowania i modelowanych warunków pogodowych.
fot. Clemson University / BMW
Ponad 1700 ogniw fotowoltaicznych w nadwoziu
Najbardziej charakterystycznym elementem Luminetty jest jej karoseria. Ponad 1700 ogniw fotowoltaicznych umieszczono bezpośrednio na zewnętrznych powierzchniach samochodu, dzięki czemu energia może być pozyskiwana zarówno podczas jazdy, jak i postoju. Przy instalacji fotowoltaicznej zespół współpracował z niemieckim Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems.
Zastosowane rozwiązanie pozwala wytwarzać energię także wtedy, gdy część powierzchni samochodu pozostaje zacieniona. Ogniwa zabezpiecza trwała warstwa zewnętrzna, której kolor uzyskano z wykorzystaniem procesu laserowego. Harsh Manghnani, odpowiedzialny w projekcie za integrację instalacji słonecznej, tak podsumował założenia samochodu:
To był niezwykle wymagający projekt, nie tylko dlatego, że należało stworzyć działający prototyp o dodatnim bilansie energetycznym, lecz także dlatego, że chcieliśmy pokazać, jak samochód może stawać się coraz bardziej niezależny energetycznie dzięki integracji energii słonecznej.
Masa 550 kg była równie ważna jak energia słoneczna
Same ogniwa nie wystarczyłyby do osiągnięcia dodatniego bilansu. Deep Orange 17 waży 550 kg, czyli według twórców około jednej czwartej tego, co wiele współczesnych seryjnych samochodów elektrycznych. Ograniczenie masy zmniejsza ilość energii potrzebnej do rozpędzania pojazdu i było jednym z kluczowych elementów całego projektu.
Konstrukcja łączy kilka materiałów. Stal zastosowano w obszarach związanych z ochroną pasażerów, a pozostałe elementy wykonano m.in. z aluminium i włókna węglowego. W samochodzie znalazły się również drukowane przestrzennie metalowe połączenia konstrukcyjne.
Na sprawność energetyczną pracują także hamowanie rekuperacyjne, sterowanie rozdziałem momentu obrotowego oraz zoptymalizowane układy sterujące napędem i elektroniką mocy. Nie opublikowano natomiast danych dotyczących mocy czy osiągów, ponieważ głównym celem projektu była efektywność, a nie szybkość.
fot. Clemson University / BMW
Kształt nadwozia zainspirowała ryba
Dwuosobowe, dwudrzwiowe nadwozie zaprojektowano z myślą zarówno o aerodynamice, jak i uzyskaniu możliwie dużej powierzchni dla ogniw. Inspiracją był kostera, czyli ryba z rodziny rozdymkowatych, której kształt pozwala łączyć stosunkowo dużą objętość z niewielkim oporem aerodynamicznym.
Przydomek Luminetta nawiązuje natomiast do wykorzystania światła słonecznego oraz stylistycznego dziedzictwa BMW. W kabinie zastosowano autorski interfejs pokazujący dane samochodu w czasie rzeczywistym, a także bezprzewodowe Apple CarPlay i Android Auto.
To nie zapowiedź nowego BMW
Deep Orange 17 nie jest prototypem seryjnego modelu, który za chwilę trafi do salonów BMW. Jego ekstremalnie mała masa, konstrukcja i proporcje wynikają z założeń projektu badawczego i trudno byłoby przenieść je bez zmian do samochodu spełniającego wymagania dotyczące kosztów produkcji, komfortu oraz bezpieczeństwa.
Projekt powstał w ramach programu Deep Orange prowadzonego przez Clemson University, w którym studenci konstruują od podstaw działające pojazdy wraz z partnerami przemysłowymi. BMW jest jednym z wieloletnich partnerów uczelni i sponsorem kilku wcześniejszych projektów z tej serii. StephanAugustin, kierownik projektu badań i nowych technologii w BMW, powiedział:
To projekt, który chcieliśmy zrealizować od lat, dlatego niezwykle satysfakcjonujące jest obserwowanie, jak ta grupa studentów przez ostatnie dwa lata wspólnie pokonała tak wiele wyzwań technicznych i ograniczeń oraz stworzyła samochód o dodatnim bilansie energetycznym.
Szesnastu studentów uczestniczących w przedsięwzięciu ukończyło studia dzień po prezentacji samochodu. Sam Deep Orange 17 pozostanie w Clemson University International Center for Automotive Research jako jeżdżąca platforma badawcza. Prototyp ma być również pokazany podczas CES w Las Vegas w styczniu 2027 r.
