في معرض السيارات الدولي لعام 2021 في ميونيخ، كشفت شركة BMW، وسط ضجة كبيرة، عن السيارة النموذجية iVision Circular، المصممة لـ “الاقتصاد الدائري”، وهي كلمة طنانة للحركة البيئية لإعادة تدوير الأشياء القديمة إلى أشياء جديدة باستخدام الحد الأدنى من الطاقة. كانت iVision نموذجًا لما يمكن أن يكون عليه مستقبل السيارات، باستثناء شيء واحد. لا يمكن أن تتحرك إلا إذا تم دفعها أو سحبها أو مقطورة. لم يكن لديها محرك.
ومع ذلك، ربما تكون شركة BMW قد أعلنت بشكل شرعي أن iVision يمثل طفرة مفاهيمية باستثناء شيء واحد آخر شيء. وكانت مجموعة من الطلاب من جامعة أيندهوفن في هولندا قد فعلوا ذلك أولاً، في عام 2018، وقاموا بذلك بشكل أفضل. يمكن لسيارتهم المصنوعة من مواد قابلة لإعادة التدوير – الهيكل المركب مشتق إلى حد كبير من بنجر السكر – أن تقطع مسافة 240 ميلاً بالشحن وتحقق سرعات قصوى تبلغ حوالي 60 ميلاً في الساعة.
في كل عام تقريبًا منذ عام 2013، قام طلاب أيندهوفن ببناء سيارات ذات مفهوم تشغيلي لإثبات أن التصميم الصديق للبيئة في متناول الشركات المصنعة الكبرى إذا حاولوا فقط (نعم، يمكنك اكتشاف تلميح من الخجل المبتهج؛ يميل الطلاب إلى الانشغال الكامل غريتا ثونبرج بحماس بيئي).
أحدث إنجاز، وهو عبارة عن عربة ذات مقعدين صالحة لجميع التضاريس، أُطلق عليها اسم ستيلا تيرا، قامت برحلة لمسافة 1000 كيلومتر (621 ميلاً) على الطرق الوعرة عبر المغرب إلى الصحراء الكبرى، مدعومة بالكامل بالألواح الشمسية الموجودة على متنها. يُزعم أن Terra، كما يسميها الطلاب، هي الأولى من نوعها، وتبلغ سرعتها القصوى النظرية 90 ميلاً في الساعة، ومدى يصل إلى 440 ميلاً – إذا كان الجو مشمسًا.
يكمن سر نجاحها في التكامل الفعال الفريد للمكونات الجاهزة، وبرمجة الكمبيوتر، ونظام إدارة الطاقة المخصص، و22 طالبًا يتناولون نسبة عالية من الكافيين.
يحلم الطلاب بمشاريعهم الخاصة، بدءًا من السيارات والطائرات بدون طيار وحتى الأجهزة الطبية. وقال ماديس تالمار، الأستاذ الذي يشرف على برامج الطلاب، إن النجاح ليس أمرا مفروغا منه. لكنه قال إن مشاريع السيارات “نجحت تسع مرات حتى الآن، وهذا أشبه بالمعجزة”.
يركز فريقان من أيندهوفن في الغالب على سيارات الركاب، TU/Ecomotive، التي أنتجت سيارة من النفايات المعاد تدويرها، واحدة يمكن أن تقطع مسافة 250 ميلاً باستخدام طاقة تعادل جالونًا واحدًا من الغاز، وأخرى تم تصنيعها إلى حد كبير باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد. ثم هناك فريق آيندهوفن للطاقة الشمسية، الذي صمم – حتى الآن – سيارات تعمل بالطاقة الشمسية للمنافسة في التحدي العالمي للطاقة الشمسية في أستراليا، وهو سباق يبلغ طوله 3000 كيلومتر (1864 ميل). فازت أيندهوفن بفئتها في أربعة تحديات متتالية.
في العام الماضي، شعر فريق Solar Team Eindhoven أنه لا يوجد ما يمكن إثباته من خلال السباق مرة أخرى. وبدلاً من ذلك، ستقوم ببناء مركبة نفعية، ومركبة تخييم للطرق الوعرة تعمل بالطاقة الشمسية، وتثبت أنها تستحق السير على الطرق الوعرة. وقال ثيمي بوسمان، مدير العلاقات العامة للمشروع: “هذه هي القصة التي نريد أن نرويها”. “أن هذا ممكن الآن.” خذ هذا، ديترويت.
لمدة عام كامل، يعلق أعضاء الفريق دراستهم (ما زالوا يدفعون الرسوم الدراسية)، ويقضون أيامًا ولياليًا محصورين حول أجهزة الكمبيوتر، في الاجتماعات، واستشارة الشركات المصنعة والشركات الناشئة. تم وضعهم في مرآب صغير الحجم، وكانوا يعملون سرًا، وعادة ما يعملون في 12 و16 ساعة يوميًا، ويتطلبون في النهاية نوبة نهارية ونوبة ليلية لإكمال البناء.
تبدأ فرق المشروع في التوظيف عند توجيه الطلاب، والبحث عن مهندسي المستقبل في البرمجيات، والديناميكا الحرارية، والديناميكا الهوائية، والبنية، والكهرباء، وأيضًا للمتخصصين في التصميم والتمويل والعلاقات العامة وتسويق الأحداث. هذه المهارات ثانوية بالنسبة لكونك دراسة سريعة ومحبوبة. “الأمر ليس أننا نعرف شخصًا يعرف كيفية القيام بذلك [one thing] قال بوسمان، الذي كان قد وضع نصب عينيه بناء سيارة تعمل بالطاقة الشمسية عندما كان في المدرسة الابتدائية: “جيد جدًا، لكنه شخص يمكنه التعلم بسرعة، ويتناسب بشكل جيد مع الفريق”.
تبدأ المشاريع بصفحة فارغة. وقال بوسمان: “كنا نعلم أننا سنفعل شيئًا بقوة الشمس والقدرة على الحركة”، لكن هذا كان القيد الوحيد. تضمنت الأفكار الأولية العديد من السيارات الشمسية، والتوكتوك الشمسية، والغواصة الشمسية، والتي تم استبعادها باعتبارها غير عملية. حصلت العربة التي تعمل بالطاقة الشمسية على الطرق الوعرة على الإيماءة.
ولكن كيف نبنيه؟ وكان المبدأ التوجيهي هو تقليل استخدام الطاقة. كان توفير الوزن أولوية قصوى. كان تقليل مقاومة التدحرج والرياح أمرًا بالغ الأهمية إلى حد استبدال المرايا الجانبية بكاميرات صغيرة. خلقت العربة الخلفية المنبثقة مساحة كافية لحقيبتي نوم (حيث كان الطلاب المضطربون ينامون أحيانًا أثناء البناء) ، لكنهم أغلقوا للتغلب على السحب الجاري.
تم اختيار المحركات المحورية لتكون أخف وزنًا وأكثر كفاءة من تصميم محرك واحد ومجموعة نقل الحركة. لكن الدفع الرباعي أو اثنين؟ لقد كانت، بعد كل شيء، مخصصة للطرق الوعرة. لقد فكروا في أن الدفع الرباعي قد ينقذ سيارة من المستنقع، لكن السيارة الأخف قد لا تتعثر في المقام الأول. إن وجود محركين أماميين من شأنه أن يوفر المال، ويسمح بتشغيل كابلات أقصر، ويوفر الوزن ويقلل من فقدان النقل الكهربائي. كان هناك محركان.
ابتكر الطلاب أجزاء خفيفة الوزن. على سبيل المثال، تم استبدال جدار حماية البطارية الكثيف بقرص عسل محصور بين لوحين من الألومنيوم تمت معالجتهما بطبقة متقدمة مقاومة للحريق. وقال بوب فان جينكل، المدير الفني للمشروع، إنه تم اختبار سلامته من قبل معمل خارجي لأنه “لم تكن لدينا القدرة على إشعال حريق كبير كهذا في مكاننا”.
خلقت الخلايا الشمسية تحديات خاصة. وكانت الألواح الأكثر كفاءة، والمصممة للمساحة، باهظة الثمن للغاية. تنتج الخلايا الأكثر اقتصادا طاقة أقل وعادة ما تكون محمية بزجاج ثقيل وغير مرن. قام الطلاب بحل المشكلة باستخدام الألواح التي تستخدم طبقة طلاء جديدة، مما أدى إلى إنشاء حاجز وقائي خفيف الوزن يلتقط أيضًا ضوءًا أكثر من الزجاج. ظلت الخلايا المغلفة مرنة، حتى تتمكن من التوافق مع السقف الديناميكي الهوائي للسيارة وغطاء المحرك.
كانت المشكلة الأكبر في اللوحات هي زيادة طاقة البطاريات إلى الحد الأقصى. يتم شحن البطاريات بشكل أفضل من خلال تغذية الطاقة الثابتة، والتي لا تستطيع الخلايا الشمسية توفيرها. تتسبب العديد من المتغيرات في تقلب طاقة الخلية، مثل درجة الحرارة والسحب العابرة، على سبيل المثال لا الحصر. ويتطلب نظامًا لإدارة كيفية توزيع الطاقة الشمسية.
كانت أنظمة إدارة الطاقة الجاهزة للاستخدام إما كبيرة جدًا أو لا يمكنها التعامل مع 400 فولت من اللوحات. قال فان جينكل: “لذلك قمنا بتصميمه بأنفسنا بالكامل”.
كانت لوحات الكمبيوتر المطبوعة الناتجة بوزن نصف رطل مقاس 7.9 × 7.9 بوصة فعالة بنسبة 97 بالمائة، أي ما يعادل أفضل المحولات السكنية الأكبر حجمًا. وقد ثبت لاحقًا أنه فعال للغاية لدرجة أنه كان لا بد من إعادة الاتصال بفرامل السيارة المتجددة في بعض الأحيان لأن البطارية كانت ممتلئة جدًا بحيث لا يمكن شحنها.
كان الإنتاج عبارة عن عملية تجربة وخطأ تسببت في الابتهاج والألم. قال فان جينكل: “كانت اللحظة الكبيرة جدًا هي دوران المحرك لأول مرة”. في ذلك اليوم، اجتمع الفريق بفارغ الصبر، ولم يكن متأكدًا تمامًا مما يمكن توقعه من نظام الترقيع. حبسوا أنفاسهم بشكل جماعي عندما تم الضغط على دواسة الوقود بلطف، وكان هناك طنين خفيف، ودورت المحركات، واندلعت هتافات النصر. وقال فان جينكل: “إذا نجح الأمر خارج السيارة، فإنه سيعمل داخل السيارة”.
عندما تم طرح سيارة Terra شبه الكاملة في أول اختبار لقيادتها، كان المزاج احتفاليًا وكانت الثقة عالية. قال فان جينكل: “لقد كان الأمر أشبه بإطلاق سفينة”. عندما تم الضغط على دواسة الوقود، أزيزت المحركات، ودارت العجلات، وكما هو متوقع، تحركت تيرا – ولكن إلى الخلف. وساد الصمت المميت الغرفة. قال فان جينكل: “بعد حوالي 10 ثوانٍ، انفجرنا بالضحك”. تم تبديل المحركات من اليسار إلى اليمين، وتم حل المشكلة.
لا تزال Terra المكتملة بحاجة إلى أرض اختبار. “كيف تثبت أن السيارة الشمسية للطرق الوعرة يمكن أن تعمل؟” قال بوسمان. لقد اختاروا المغرب، لأنه لم يكن من الصعب شحن Terra هناك. ثانياً، قال بوسمان: “كل بضع مئات من الكيلومترات، هناك منظر طبيعي مختلف”. “والشمس.” كان الهدف هو القيادة لمسافة تزيد عن 600 ميل من طنجة إلى الصحراء الكبرى على مدى 10 أيام بالكامل باستخدام الطاقة الشمسية.
كانت الشمس وفيرة ولكن كانت الحفر التي تهز العجلات كذلك. كان الفريق يعاني من مشاكل فنية يمكن حلها يوميًا، لكن لم يكن هناك شيء مخيف مثل الحفر. وفي غضون أيام، تسببت أخاديد الطريق في حدوث عطل في مجموعة التوجيه، والتي تمكنوا من إصلاحها مع بعض التدافع.
وبعد ذلك ظهرت استراتيجية. ردت سيارة متقدمة عبر الراديو لتحذير تيرا من المخاطر القادمة. لكن في اليوم الخامس حدث ما لا مفر منه. التقت العجلة بالحفر وانقطع قضيب ربط التوجيه مثل كعكة الوافل التي لا معنى لها.
وبسبب عدم قدرتهم على إجراء الإصلاح باستخدام المعدات الموجودة في أيديهم، جلس الطلاب عالقين على جانب الطريق، مفرغين من الهواء. بعد تسع سنوات “معجزة” من السيارات النموذجية الناجحة، وبعد انسحاب رافض من المنافسة الأسترالية حيث كانت المرشحة الأوفر حظًا، كان فريق آيندهوفن للطاقة الشمسية في وضع يسمح له بصنع التاريخ باعتباره أول فشل كبير لبرنامج السيارات. وقال بوسمان: “عندما اضطررنا إلى نقل السيارة إلى مكان الإقامة، كان لذلك تأثير حقيقي على ديناميكية الفريق وروح الفريق”.
بسبب شعورهم بالإحباط ولكنهم غير راغبين في الإقلاع عن التدخين، قام الطلاب ببذل جهد شامل على سطح السفينة. صمم الفريق الهندسي CAD آلية توجيه معززة. وبالصدفة، توجه مصور فيديو من أيندهوفن للقاء الفريق في اليوم التالي. يمكن لمصور الفيديو إحضار قطعة بديلة، إذا تمكن من تصنيعها على الفور. تم إجراء مكالمة هاتفية محمومة مع أحد المُصنعين الهولنديين الذين وافقوا على استخدام CNC لقضيب التعادل المعاد تصميمه بين عشية وضحاها.
وكانت المعجزة سليمة بأعجوبة. حسب الفريق لاحقًا أن لديهم ما يكفي من طاقة البطارية الاحتياطية للقيادة لمسافة 30 ميلاً إلى موقع الانهيار واستئناف المسار دون انقطاع.
بعد دراما التعادل، بدت الأيام الخمسة الأخيرة الهادئة تقريبًا غير ملائمة للمناخ. ومع ذلك، عندما وصل الطلاب إلى الصحراء الكبرى، انفجرت الليالي المتأخرة من الليل، والقلق، والفشل الوشيك، والنجاح النهائي في أعمال شغب عفوية من الفرح، حيث كان الطلاب يسكبون الرمال على بعضهم البعض، ويقفزون في الصيف عبر الكثبان الرملية، ويتعانقون، ويجرون العربات. ، والصراخ، والتناوب على أرضيات تيرا عبر الرمال مثل عربات التي تجرها الدواب الكثبان الرملية.
أقيمت طقوس أخيرة. تنتهي السباقات الشمسية دائمًا بالقفز في النافورة أو المحيط. لذا، في الفندق، شبك الطلاب أيديهم، وقفزوا بملابسهم الكاملة إلى حوض السباحة. فشلت في غسل كل الرمال. قال فان جينكل: “بعد مرور أسبوع، لا يزال بإمكاني العثور على الرمال في الأماكن التي لم أكن أعتقد أنه من الممكن وجود الرمال فيها”.
قد يعجبك ايضا