Technologia przyszłości: samochód z drukarki 3D z szybkim ładowaniem akumulatorów

25 lipca 2018, Marek Wieliński

MotoryzacjaTechnologia

Jak wszystko na świecie, co z czasem trafia do samochodów cywilnych – również najnowocześniejsze akumulatory w samochodach elektrycznych, są najpierw stosowane i testowane w motorsporcie. Elektryczny Volkswagen I.D. R posłużył do sprawdzenia, jak działa w praktyce nowa technologia szybkiego ładowania akumulatorów. Dodatkowo, to prawie samochód z drukarki 3D.

Sport samochodowy to najlepszy poligon doświadczalny dla nowych technologii. Wysokie prędkości, ekstremalne, bardzo wysokie lub niskie temperatury, ogromne przeciążenia i maksymalne obciążenie układu napędowego. Wyścigowe auto jest wymarzonym obiektem do testów, jaki tylko inżynierowie mogą sobie wyobrazić.

Już na pierwszy rzut oka widać, że elektryczny Volkswagen I.D. R Pikes Peak z silnikami o łącznej mocy 680 KM powstał wyłącznie z myślą o ekstremalnej i możliwie jak najszybszej jeździe. W tym przypadku jest to jazda pod górę. Cel był jeden i nie wydawał się być prosty do zrealizowania: pobić wszelkie rekordy w najsłynniejszym wyścigu górskim świata.

Elektryk do bicia rekordów

Linia startu do Pikes Peak International Hill Climb znajduje się na wysokości 2900 m, meta na 4300 m n.p.m. Z powodu niskiego ciśnienia powietrza, na trasie panują inne warunki aerodynamiczne niż podczas wyścigów w dolinach (więcej o samym wyścigu pisaliśmy w tym artykule). Ciśnienie jest średnio o 35 procent niższe, dlatego docisk kół do podłoża również jest o 35 proc. niższy w porównaniu z warunkami, jakie panują na poziomie morza.

Obowiązujący na Pikes Peak regulamin dopuszcza sporą dowolność w zakresie techniki. To dało inżynierom większą swobodę w kształtowaniu nadwozia i tylnego spojlera, niż w innych seriach wyścigowych. Na liczącej 19,99 km krętej trasie na szczyt góry w amerykańskim Colorado Springs, auta osiągają prędkość około 240 km/h.

Oczywiście, ten bolid mógłby jechać znacznie szybciej. Skupiono się jednak na podwyższeniu prędkości, którą rozwija w zakrętach. Do tego potrzebny był odpowiedni docisk kół do nawierzchni. Miażdżąco mocny docisk – a jednocześnie, możliwie jak najniższy opór powietrza.

Po Pikes Peak, czas na Goodwood

Z tego właśnie powodu najbardziej charakterystycznym elementem VW I.D. R jest potężny, tylny spoiler, generujący większą siłę docisku, niż masa całego samochodu (1100 kg). Najnowocześniejszą technikę zastosowano również w procesie wytwarzania elementów bolidu. Pytanie czy ten pojazd to już samochód z drukarki 3D, skoro około 2000 z nich… wydrukowano za pomocą takiej drukarki?

No i udało się, najszybszy szczyt świata został zdobyty. Tegoroczny Pikes Peak International Hill Climb zakończył się zwycięstwem elektrycznego bolidu Volkswagena, który ustanowił nowy rekord trasy i to nie tylko dla pojazdów z napędem elektrycznym. Dystans 20 km i 156 niebezpiecznych zakrętów pokonał w zaledwie 7 minut i 57,148 s.

Wkrótce po tym wydarzeniu, bolid Volkswagena pojawił na słynnym Festiwalu Prędkości w Goodwood i znów pobił rekord. Tym razem zdeklasował wszystkie samochody elektryczne, poprawiając rekord przejazdu dla tego rodzaju samochodów na Goodwood Festival of Speed o całe 3,5 s. W ten sposób pobił wynik 47,34 sekundy, ustanowiony w 2013 roku bolidem Lola-Drayson B12 69/EV. Dodajmy, że stało się tak pomimo wypadnięcia na chwilę z trasy w trakcie jednego z przejazdów. Gdyby nie błąd kierowcy, zagrożony mógł być nawet obowiązujący do dzisiaj, historyczny najlepszy wynik tej imprezy, ustanowiony bolidem Formuły 1 – McLaren-Mercedes MP4/13.

Ładowanie „do pełna” w 20 minut

Największą wadą samochodów elektrycznych jest dziś masa i wielkość akumulatorów oraz zasięg, który te akumulatory są w stanie zapewnić. Mówiąc krótko – chodzi o gęstość energii, czyli to ile można jej zmieścić w możliwie najmniejszym i najlżejszym akumulatorze. Pościg za najdoskonalszymi w tym zakresie rozwiązaniami jest trochę jak poszukiwania kamienia filozoficznego. Zapewne, nie uda się go odnaleźć. Można się jednak zbliżyć do ideału.

Volkswagena I.D. R zaopatrzono w dwa zestawy połączonych ze sobą, bardzo lekkich i wydajnych, litowo-jonowych akumulatorów z technologią szybkiego ładowania. Czas potrzebny do ich pełnego naładowania to 20 minut. Podczas wyścigu, potrzebną do tego energię wytwarzały zasilane gliceryną – a więc ekologiczne – generatory, ustawione się przy linii startu. Gliceryna powstaje np. w procesie produkcji biodiesla i spala się, nie emitując szkodliwych substancji. Nie jest szkodliwa, dodaje się jej do kosmetyków, a nawet… produktów spożywczych.

Na tym nie koniec. By maksymalnie wykorzystać ich możliwości, oddawaniem energii precyzyjnie steruje komputer. Ponadto, aż 20 proc. potrzebnej do utrzymania wysokiego zapasu energii generują… hamulce. W chwili hamowania, każdy z napędzających koła silników elektrycznych, zamienia się w generator.

Tu obejrzycie relację z rajdu, gdzie padł rekord.