يعد التوقف لإعادة ملء الخزان أو الشحن في رحلة برية طويلة بمثابة إحباط مستمر ولا مفر منه – ولكن ربما يكون طلاب الهندسة هؤلاء قد تخلصوا من التوقف إلى الأبد.
أكملت سيارتهم ذات المقعدين، ستيلا تيرا، للتو رحلة تجريبية لمسافة 620 ميلاً (1000 كيلومتر) عبر المغرب والصحراء الكبرى دون التوقف مرة واحدة لإعادة الشحن.
تم تصميم ستيلا تيرا من قبل طلاب جامعة أيندهوفن للتكنولوجيا، وتم وصفها بأنها أول سيارة دفع رباعي تعمل بالطاقة الشمسية للطرق الوعرة في العالم.
إنها صالحة للاستخدام على الطرق وتبلغ سرعتها القصوى 90 ميلاً في الساعة (145 كم/ساعة)، وتزن 1.2 طن فقط، ويبلغ مداها 440 ميلاً في يوم مشمس.
وبالاعتماد فقط على الألواح الشمسية المدمجة في السيارة، عبرت السيارة من الساحل الشمالي للمغرب، عبر الطرق الوعرة في جبال الريف، إلى الكثبان الرملية في الصحراء.
قام طلاب الهندسة من جامعة أيندهوفن للتكنولوجيا بتصميم سيارة ستيلا تيرا ذات المقعدين، وهي أول سيارة دفع رباعي تعمل بالطاقة الشمسية بالكامل للطرق الوعرة في العالم.
وقال ويسي بوس، مدير فريق المشروع، إن التكنولوجيا التي تقف وراء أداء السيارة كانت متقدمة بعقد من أي شيء آخر موجود حاليًا في السوق.
“يجب أن تتحمل ستيلا تيرا الظروف القاسية للطرق الوعرة بينما تظل فعالة وخفيفة بما يكفي لتستمد طاقتها من الشمس. ولهذا السبب كان علينا أن نصمم كل شيء تقريبًا لـ Stella Terra بأنفسنا، بدءًا من نظام التعليق وحتى محولات الألواح الشمسية، كما قال السيد بوس.
ولضمان تشغيل السيارة بقوة الشمس وحدها، كان على المهندسين أن يجعلوا الهيكل خفيفًا قدر الإمكان.
وتبين أن هذا يمثل ميزة كبيرة عندما يتعلق الأمر بالطرق الوعرة، حيث أن البناء خفيف الوزن والتعليق المخصص يعني أن ستيلا تيرا كانت أقل تأثراً بظروف السطح السيئة.
أثناء الرحلة البرية الملحمية، حدثت المشكلة الوحيدة عندما فشل نظام التوجيه.
ومع ذلك، يمكن إصلاح ذلك على جانب الطريق وتمكن الفريق من إكمال الرحلة.
تشتمل السيارة أيضًا على بطارية ليثيوم أيون مدمجة، مما يعني أنها يمكن أن تعمل لمسافات أقصر في أيام أقل مشمسة ويمكن شحنها عبر محطات الشحن التقليدية.
وأضاف السيد Bos أن Stella Terra تجاوزت بالفعل بعض توقعات الفريق، حيث استخدمت طاقة أقل بنسبة 30 في المائة من المتوقع وسمحت للفريق بقيادة الرحلة بأكملها دون استخدام أي محطات شحن.
من خلال فتح مظلة الألواح الشمسية، يمكن لشركة Stella Terra الشحن بشكل أكثر كفاءة وتزويد سائقيها ببعض الظل الذي يحتاجون إليه بشدة في يوم مشمس
لا يسمح البناء خفيف الوزن للسيارة بالقيادة لمسافة أبعد فحسب، بل يمنعها أيضًا من الغرق في الكثبان الرملية
ستيلا تيرا
تم تصميم ستيلا تيرا من قبل الطلاب في جامعة أيندهوفن للتكنولوجيا كأول سيارة دفع رباعي تعمل بالطاقة الشمسية للطرق الوعرة.
كان مستوى الطاقة التي توفرها الألواح الشمسية كبيرًا جدًا لدرجة أنه كان هناك فائض من الطاقة في نهاية اليوم يمكن استخدامه للطهي وشحن الأجهزة.
يمكن طي سقف Stella Terra ليشكل مظلة أكبر لتحسين كفاءة الشحن أثناء الثبات، أو لتوفير الظل لنزهة على جانب الطريق.
واكتشف الفريق أيضًا أن المحول المخصص للألواح الشمسية في السيارة كان فعالاً بنسبة 97% في تحويل الضوء من الشمس إلى طاقة كهربائية.
وللمقارنة، فإن الألواح الشمسية الأكثر كفاءة المتاحة للشراء لا تزيد كفاءتها بشكل عام عن 45 في المائة.
يقول خبير التنقل والأستاذ بجامعة أيندهوفن، مارتن ستاينبوش، إنه معجب جدًا بالجهود الهندسية التي يبذلها الفريق.
“من الصعب بالفعل في الظروف العادية بناء سيارة موفرة للطاقة يمكنها التعامل مع الظروف القاسية، ناهيك عن دمج الألواح الشمسية في السيارة أيضًا. قال السيد ستاينبوش: “لم أر أحداً يفعل ذلك بعد”.
ويضيف أن التكنولوجيا المعروضة في ستيلا تيرا يمكن أن يكون لها تأثيرات أوسع على مستقبل تكنولوجيا القيادة.
وقال ستينبوخ: “أتوقع أنه في غضون خمس إلى عشر سنوات، ستصبح السيارات الكهربائية جزءًا من نظام شبكة الطاقة لدينا بالكامل.
“وعندما تظهر البطارية المنزلية، سيكون من الممكن توليد الطاقة عبر سيارة تعمل بالطاقة الشمسية وإعادتها إلى منزلك.” إن ابتكارات فريق الطاقة الشمسية في آيندهوفن يمكن أن تغير المستقبل.
كانت المشكلة الميكانيكية الوحيدة التي واجهها طلاب المهندسين هي عطل في نظام توجيه السيارة، وتمكنوا من إصلاحه على جانب الطريق
تم تصميم Stella Terra وإدارتها بواسطة فريق من الطلاب الذين تتراوح أعمارهم بين 21 و25 عامًا، وهي تتميز بتكنولوجيا متقدمة بعقد من الزمن عن أي شيء آخر موجود حاليًا في السوق.
ومع ذلك، من أجل تغيير العالم، يجب أن تصبح المركبات الشمسية أولًا قابلة للتطبيق تجاريًا.
لم يتم تصميم Stella Terra لتحقيق الربح ويتم تمويلها بالكامل من خلال الرعاية.
وقال الفريق أيضًا إنه لا يستطيع التعليق على تكلفة إنشاء السيارة.
ومع ذلك، يبدو أن تكلفة الإنتاج تمثل مشكلة كبيرة بالنسبة للمركبات الشمسية المتقدمة.
اضطرت شركة Atlas Technologies، وهي شركة أنشأها خريجو برنامج الطاقة الشمسية في أيندوفن، إلى إعلان إفلاسها بسبب نقص مبيعات سيارتها التي تبلغ قيمتها 500 ألف يورو (432.180 جنيهًا إسترلينيًا).
ومع ذلك، فقد بدأت الشركة من جديد منذ ذلك الحين كشركة تابعة لشركة Dutch Lightyear وتقدم نموذجًا جديدًا سيكلف 40 ألف دولار (32885 جنيهًا إسترلينيًا) بمدى يصل إلى 500 ميل (804 كم) بين الشحنات.
هناك مشكلة أخرى تتعلق بالمركبات الشمسية وهي الطقس، فبالرغم من أن التصميم قد يكون قابلاً للتطبيق في الصحراء المشمسة، إلا أن المناخات الأخرى قد تكون أقل ملاءمة.
بالاعتماد فقط على الألواح الشمسية المدمجة في السيارة، عبرت السيارة من الساحل الشمالي للمغرب، عبر المسارات الوعرة لجبال الريف، وصولاً إلى الكثبان الرملية في الصحراء الكبرى.
تستقبل الصحراء الكبرى ما بين 10 إلى 13 ساعة من ضوء الشمس يوميًا، بينما يصل المتوسط في المملكة المتحدة إلى 4.9 ساعة فقط يوميًا.
كما أن ضوء الشمس في الصحراء أكثر كثافة بكثير من أي مكان آخر في العالم، وبالتالي لديه القدرة على توليد المزيد من الطاقة الشمسية.
وأشعة الشمس في المنطقة شديدة للغاية لدرجة أن هناك حاليا مشروعا لربط مزرعة للطاقة الشمسية في المغرب ببريطانيا عبر كابلات تحت البحر.
ومن المعتقد أن محطة الطاقة الشمسية في كلمين واد نون يمكن أن توفر طاقة كافية لتزويد سبعة ملايين منزل بالطاقة بحلول عام 2030.
ومع ذلك، قد تظل السيارات الشمسية قابلة للتطبيق في المناخ الأوروبي، كما أظهر فريق أيندهوفن السابق عندما قاد سيارة نقل تعمل بالطاقة الشمسية لمسافة 1864 ميلاً (3000 كيلومتر) من هولندا إلى أقصى نقطة في جنوب القارة.
قام Stella Vita ‘Self-Sustaining House on Wheels’ بالرحلة أثناء توليد طاقة كافية للقيادة ومشاهدة التلفزيون والاستحمام وشحن الكمبيوتر المحمول وتحضير القهوة.
شرح الطاقة الشمسية: يتم تحويل الطاقة من ضوء الشمس إلى كهرباء
الألواح الشمسية تحول الطاقة من الشمس إلى طاقة كهربائية (صورة مخزنة)
الطاقة الشمسية هي تحويل الطاقة من ضوء الشمس إلى كهرباء.
توجد طريقتان لتوليد الطاقة الشمسية.
الخلايا الكهروضوئية – نوع الألواح الشمسية التي قد تراها مدمجة في الآلة الحاسبة – قادرة على تحويل الضوء مباشرة إلى طاقة كهربائية.
ومع ذلك، في أنظمة الطاقة الشمسية المركزة، يتم استخدام المرايا أو العدسات أولاً لجمع ضوء الشمس الذي يسقط على مساحة كبيرة وتركيزه، مما يؤدي إلى توليد حرارة يمكن استخدامها لتشغيل توربين بخاري وتوليد الكهرباء.
تعتمد إنتاجية الألواح الشمسية على ضوء الشمس الذي تتلقاه في مكان معين، وهو عامل يعتمد على خط العرض والمناخ.
تشمل المواقع المثالية لمزارع الطاقة الشمسية المناطق الاستوائية وشبه الاستوائية القاحلة، حيث تكون الصحاري الواقعة عند خطوط العرض المنخفضة غالبًا صافية وتتلقى حوالي 10 ساعات من ضوء الشمس يوميًا.
وفقا لوكالة ناسا، فإن الجزء الشرقي من الصحراء الكبرى – الصحراء الليبية – هو المكان الأكثر مشمسا على وجه الأرض.
وشكلت الطاقة الشمسية 1.7 في المائة من إنتاج الكهرباء في العالم في عام 2017، وتنمو بمعدل 35 في المائة كل عام.