Innowacje w Energetyce Odnawialnej w kole naukowym EKO Energia Akademii Górniczo-Hutniczej im. Stanisława Staszica w Krakowie

Koło naukowe AGH Eko-Energia to koło naukowe kreatywnych studentów specjalizujące się w tematach energii odnawialnej oraz około środowiskowych. W ostatnim wpisie mieliśmy okazję poznać od zaplecza projekty dwóch unikalnych turbin wiatrowych oraz innowacyjnego panelu nawiewowego, który spełnia kluczową rolę w badaniach nad turbinami wiatrowymi. Tym razem poprosiliśmy członków koła o by przedstawili jak wyglądały prace nad budową samochodu solarnego „Perła”.

Nowe Wyzwania: Projekt Samochodu Solarnego

Samochód solarny “Perła” to krok w stronę rozwoju elektromobilności. W obliczu rosnących wyzwań związanych z ograniczeniem emisji gazów cieplarnianych i zmniejszeniem zależności od paliw kopalnych, samochód solarny staje się symbolem innowacji oraz zrównoważonej przyszłości. Projekt “Perła” (Rys.1) skupia się na pozyskiwaniu energii solarnej do zasilania pojazdu, co zmniejsza negatywny wpływ na środowisko oraz promuje OZE.

Rys. 1. Wizualizacja samochodu solarnego “Perła”

Analizy aerodynamiczne odgrywają kluczową rolę w efektywności samochodu solarnego. Oddziaływanie aerodynamiczne wpływa bezpośrednio na opór powietrza, który jest jednym z głównych czynników wpływających na zużycie energii w pojazdach. W przypadku samochodu solarnego, minimalizacja oporu powietrza jest niezwykle istotna, ponieważ umożliwia bardziej efektywne spożytkowanie pozyskanej energii słonecznej.

Panele fotowoltaiczne, (Rys.2) w które wyposażony będzie samochód, pozwolą na zmianę promieniowania słonecznego w energię elektryczną. Maksymalny uzysk energii będzie możliwy tylko przy wysokiej wydajności jazdy. Analizy aerodynamiczne pozwalają na projektowanie opływowych kształtów karoserii, minimalizujących opór i turbulencje podczas jazdy. Dzięki temu samochód osiągnie większą prędkość przy mniejszym zużyciu energii, co zwiększy zasięg na jednym naładowaniu.

Rys. 2. Przybliżenie paneli fotowoltaicznych “Perły”

Symulacje Aerodynamiczne

Zaawansowane symulacje i optymalizacje w Ansys pozwoliły na badanie zwiększenia siły docisku przy jednoczesnym redukowaniu oporu aerodynamicznego. Te parametry, choć zazwyczaj wzajemnie działają na swoją niekorzyść, były naszym polem badawczym, a obliczenia numeryczne stanowiły kluczowe narzędzie do modelowania tego skomplikowanego zagadnienia.

Opierając swoje obliczenia na efekcie Venturiego, zastosowano dyfuzor, (Rys.3) który przyspieszał przepływ powietrza oraz obniżał ciśnienie, dzięki czemu zwiększono stabilność i przyczepność pojazdu. Stosując kształt zbliżony do stożka zminimalizowano opór, umożliwiając płynniejszy przepływ powietrza wokół nadwozia pojazdu.

Rys. 3. Zbliżenie na dyfuzor “Perły”

Symulacje ANSYS były niezbędne do określenia optymalnej konfiguracji pojazdu. Umożliwiło to zaprojektowanie takiego pojazdu, który osiągał zadowalający poziom siły docisku przy jednoczesnym minimalizowaniu oporu aerodynamicznego. Oprócz zwiększenia siły docisku pojazdu, zmniejszono jego powierzchnię czołową, co zaowocowało mniejszymi oporami ruchu. (Rys.4)

Rys. 4. Kontur ciśnienia w wariancie podstawowym i różnica w rozkładzie ciśnienia dla najlepszej z analizowanych geometrii

Wnioski i Przyszłość Badań

ANSYS pozwala na przewidywanie zachowania konstrukcji w warunkach ekstremalnych, co pozwala na identyfikację potencjalnych problemów i ich rozwiązanie jeszcze przed implementacją. W projekcie samochodu solarnego “Perła” symulacje pozwoliły na precyzyjne zbalansowanie siły docisku i oporu aerodynamicznego, co przyczyniło się do osiągnięcia optymalnej wydajności pojazdu.

W przypadku samochodu solarnego “Perła”, istnieją liczne możliwości dalszego rozwoju. Badania nad nowymi kształtami i geometrią pojazdu mogą prowadzić do jeszcze lepszej aerodynamiki, co pozwoli zmniejszyć opór powietrza i zwiększyć efektywność zużycia energii słonecznej. Nowe ogniwa słoneczne o większej wydajności lub bardziej zaawansowane technologie magazynowania energii mogą zwiększyć dostępną ilość energii dla pojazdu. Dodatkowo, kontynuując badania nad zastosowaniem inteligentnych systemów zarządzania energią, możemy osiągnąć jeszcze lepsze użycie dostępnych źródeł energii oraz zoptymalizować sposób działania pojazdu w zależności od warunków jazdy.

Oprogramowanie ANSYS odegrało kluczową rolę w analizach aerodynamicznych, termicznych, wytrzymałościowych i wielu innych dziedzinach, umożliwiając tworzenie optymalnych rozwiązań konstrukcyjnych. Dzięki temu osiągnięto znaczące wyniki, takie jak zwiększenie wydajności turbin wiatrowych, poprawa aerodynamiki pojazdów solarnych, czy optymalizacja kształtu dyfuzora.

Zespół koła naukowego Eko-Energia AGH

Obserwuj nas

linkedin-button
facebook-button
youtube-button