Studenten van de Clemson University in Greenville, South Carolina, VS, hebben het prototype van de elektrische auto „Deep Orange 17“ onthuld. Dit door zonne-energie aangedreven onderzoeksvoertuig kan meer energie opwekken dan het verbruikt. BMW en het Fraunhofer-instituut voor zonne-energiesystemen ISE hebben de ontwikkeling ervan ondersteund.

Zestien studenten van de Clemson University die onlangs hun Master of Science in Automotive Engineering hebben afgerond, hebben de Deep Orange 17 ontwikkeld, een tweedeurscoupé met de bijnaam Luminetta.

Deep Orange-programma

Dit ietwat log ogende voertuig zal geen designprijs winnen; het wordt omschreven als een ‘energiepositief prototype van een elektrisch voertuig’ dat, volgens de makers, tijdens een gemiddelde dag in het stadsverkeer meer energie opwekt dan het verbruikt.

Het prototype, dat in samenwerking met het onderzoeks- en ontwikkelingsteam van BMW is ontwikkeld, combineert zonnetechnologie, lichtgewichtconstructie en intelligente voertuigbesturing.

De Deep Orange 17 is niet het eerste conceptvoertuig dat aan de universiteit in South Carolina is ontwikkeld. In het kader van het ‘Deep Orange’-programma hebben opeenvolgende groepen studenten van Clemson University een reeks functionele prototypes ontworpen en gebouwd. BMW is al jarenlang partner van het programma.

Ononderbroken energiebron

In het najaar van 2024 daagde BMW de afgestudeerde studenten van Deep Orange 17 uit om een van de grootste vraagstukken in de sector opnieuw te bekijken: zou een voertuig tijdens het dagelijkse rijden meer energie kunnen opwekken dan het verbruikt?

De kern van het energieconcept van het voertuig wordt gevormd door meer dan 1.700 fotovoltaïsche cellen die rechtstreeks in de buitenoppervlakken zijn geïntegreerd en die zowel tijdens het parkeren als tijdens het rijden elektriciteit opwekken.

In plaats van zich uitsluitend te richten op gestandaardiseerde rijcycli, heeft het team zich toegespitst op de manier waarop mensen hun voertuigen dagelijks daadwerkelijk gebruiken. Personenauto’s staan het grootste deel van de tijd geparkeerd, waardoor er gedurende de dag mogelijkheden ontstaan om zonne-energie op te wekken.

De studenten hebben het voertuig bovendien zo ontworpen dat het tijdens het rijden zonne-energie opvangt, waardoor zonlicht bij dagelijks gebruik een continue bron van energieopwekking wordt.

De cellen zijn ontwikkeld in samenwerking met het Duitse Fraunhofer-instituut voor zonne-energiesystemen ISE. Volgens het projectteam werkt het systeem ook in de schaduw en maakt het continu gebruik van zonlicht om de energieopslag van het voertuig op te laden. Een duurzame buitenlaag beschermt de zonnecellen.

“Dit is een project dat we al jaren wilden uitvoeren, dus het geeft enorm veel voldoening om te zien hoe deze groep studenten de afgelopen twee jaar de krachten heeft gebundeld, zoveel technische uitdagingen en beperkingen heeft overwonnen en een energiepositief voertuig tot leven heeft gebracht,” aldus Stephan Augustin, projectmanager Onderzoek en Nieuwe Technologieën bij BMW.

Praktijksituaties

Om het concept onder praktijkomstandigheden te beoordelen, hebben de studenten de omgevingsomstandigheden en de zonnestraling in Greenville (South Carolina), Frankfurt (Duitsland), Madrid (Spanje) en Mumbai (India) geanalyseerd.

Uitgaande van een dagelijkse woon-werkverplaatsing van ongeveer 20 kilometer, stelt het team dat het voertuig op alle vier de locaties voldoende overtollige zonne-energie opwekt om gemiddeld zo’n 50 kilometer extra actieradius te bieden.

Dit voertuig is ontworpen voor bestuurders die waarde hechten aan rijgemak, energie-efficiëntie en een geringere afhankelijkheid van laadinfrastructuur, en vertegenwoordigt daarmee een nieuwe benadering van duurzame mobiliteit.

Licht en aerodynamisch

De universiteit heeft geen details vrijgegeven over de aandrijving zelf, maar geeft aan dat aerodynamica en lichtgewichtconstructie een sleutelrol spelen in het ‘energiepositieve’ concept van het voertuig. Het prototype weegt slechts 550 kilogram, terwijl het aerodynamische ontwerp “is geïnspireerd op de aerodynamische eigenschappen van de kistvis”.”

Het uit meerdere materialen bestaande chassis combineert constructiestaal voor de veiligheid van de passagiers met aluminium onderdelen, constructie-elementen van koolstofvezel en 3D-geprinte metalen verbindingsstukken om de sterkte te maximaliseren en tegelijkertijd het gewicht te minimaliseren.

Aanvullende technologieën, waaronder regeneratief remmen, intelligente koppelverdeling en geoptimaliseerde aandrijflijnregeling, werken samen om de energieterugwinning te maximaliseren en de algehele prestaties van het voertuig te verbeteren.

“Dit was een ongelooflijk uitdagend project, niet alleen om een werkend energiepositief prototype te bouwen, maar ook om aan te tonen hoe een voertuig door de integratie van zonne-energie steeds energieonafhankelijker kan worden,” aldus Harsh Manghnani, lid van het Deep Orange-team en verantwoordelijk voor de integratie van zonne-energie. “Het was ongelooflijk bevredigend om te zien dat ons aanvankelijke onderzoek en ontwerp in een werkend prototype zijn bevestigd,” voegde hij eraan toe.

Volledig ontwikkelingsproces

In tegenstelling tot traditionele technische projecten dompelt Deep Orange masterstudenten onder in het volledige ontwikkelingsproces van een voertuig. Studenten voeren marktonderzoek uit, brengen de behoeften van klanten in kaart, ontwikkelen voertuigconcepten, ontwerpen belangrijke systemen, vervaardigen onderdelen en toetsen de prestaties, en dat alles terwijl ze samenwerken met ingenieurs uit de industrie en omgaan met echte budgetten, tijdschema’s en technische beperkingen.

“Het komt niet vaak voor dat een masterstudent de kans krijgt om het volledige ontwikkelingsproces van een prototypevoertuig mee te maken”, aldus Anshul Karn, projectmanager bij Deep Orange.

“Veel technische opleidingen bieden vakken aan op gebieden als digitale modellering of marketing, maar er zijn er maar heel weinig die studenten de kans geven om vanuit een visie te beginnen, het hele ontwikkelingsproces te doorlopen en uiteindelijk een volledig functionerend prototype op te leveren. Juist die ervaring maakt Deep Orange zo uniek.”

Het onderzoek naar het prototype wordt voortgezet bij het International Center for Automotive Research (CU-ICAR) van de Clemson University, waar het voertuig zal dienen als platform voor verdere innovatie op het gebied van duurzame mobiliteit. Deep Orange 17 zal bovendien te zien zijn op de Consumer Electronics Show 2027 in Las Vegas.