جامعة كليمسون الأمريكية وبي إم دبليو تطلقان سيارة اختبارية تعمل بالطاقة الشمسية بمدى إضافي يومي يبلغ 31 ميلاً

أخبار ar.wedoany.com، أطلقت جامعة كليمسون (Clemson University) بالتعاون مع شركة بي إم دبليو (BMW) السيارة الاختبارية الكهربائية "ديب أورانج 17" (Deep Orange 17). صُممت هذه المركبة المتكاملة مع الطاقة الشمسية وذات الطاقة الإيجابية لتوليد طاقة أكبر مما تستهلكه في يوم التنقل الحضري النموذجي، حيث تجمع بين تقنيات الطاقة الشمسية والهندسة خفيفة الوزن والتحكم الذكي في المركبة لإثبات أن التنقل بالطاقة الإيجابية أمر ممكن.

تُعد "ديب أورانج 17" أحدث سيارة اختبارية في مشروع "ديب أورانج" بجامعة كليمسون، حيث يعمل طلاب الدراسات العليا في هندسة السيارات مع شركاء من القطاع الصناعي على تصميم وتطوير وتصنيع سيارات اختبارية وظيفية. في خريف عام 2024، طرح قسم بي إم دبليو على الطلاب المشاركين في المشروع تحديًا: هل يمكن للمركبة أن تولّد طاقة أكثر مما تستهلكه في القيادة اليومية؟

لم يكتفِ الفريق بالتحسين وفقًا لدورات القيادة المعيارية، بل انطلق من أنماط الاستخدام الفعلية للمركبات. فمعظم سيارات الركاب تظل متوقفة لفترات طويلة، مما يتيح إمكانية جمع الطاقة الشمسية على مدار اليوم؛ كما صمم الطلاب مركبة قادرة على التقاط الطاقة الشمسية أثناء القيادة، ليجعلوا ضوء الشمس مصدر طاقة مستمرًا.

يتمثل جوهر المركبة في نظام شمسي متكامل بالكامل، حيث لا تُعد الطاقة الشمسية وظيفة مساعدة بل جزءًا أساسيًا من استراتيجية دفع المركبة. تم دمج أكثر من 1,700 خلية كهروضوئية مباشرة في الأسطح الخارجية لهيكل المركبة، مما يمكنها من جمع الطاقة أثناء التوقف والقيادة على حد سواء. تم تطوير الألواح الشمسية بالتعاون مع معهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية (Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE)، وتتميز بقدرتها على مواصلة توليد الكهرباء حتى عند تعرض بعض الخلايا للتظليل، كما تكتسب الطبقة الواقية الخارجية لونًا مميزًا من خلال تقنيات التصنيع بالليزر المتقدمة.

لتقييم الأداء الفعلي، قام الطلاب بمحاكاة الظروف البيئية وتوافر ضوء الشمس في كل من غرينفيل بولاية ساوث كارولينا، وفرانكفورت بألمانيا، ومدريد بإسبانيا، ومومباي بالهند. وبافتراض تنقل يومي يبلغ 12 ميلاً (20 كيلومترًا)، تولّد المركبة في المواقع الأربعة جميعها فائضًا كافيًا من الطاقة الشمسية، مما يوفر متوسط مدى إضافي يبلغ 31 ميلاً (50 كيلومترًا).

لا يمكن تحقيق الطاقة الإيجابية بالاعتماد على الألواح الشمسية وحدها. تزن "ديب أورانج 17" حوالي 1,212 رطلاً (550 كيلوغرامًا)، أي ما يعادل ربع وزن العديد من سيارات الإنتاج المماثلة في الحجم. يجمع الهيكل متعدد المواد بين الفولاذ الهيكلي لسلامة الركاب، والمكونات المصنوعة من الألومنيوم، والمكونات الهيكلية المصنوعة من ألياف الكربون، والوصلات المعدنية المطبوعة ثلاثية الأبعاد، مما يقلل الكتلة مع الحفاظ على القوة. استُلهم التصميم الخارجي من الخصائص الديناميكية الهوائية لسمكة الصندوق، حيث يقلل الهيكل الانسيابي من مقاومة الهواء مع الحفاظ على الحجم الداخلي. تعمل أنظمة الكبح المتجدد، والتوزيع الذكي لعزم الدوران، ونظام التحكم في الدفع المحسّن معًا لتعظيم استعادة الطاقة وتحسين الأداء العام.

طلبت بي إم دبليو من الفريق إثبات أن الكفاءة لا يجب أن تأتي على حساب التصميم العاطفي. كانت النتيجة سيارة كوبيه ببابين، يحمل اسمها "لومينيتا" (Luminetta) دلالة على قدرات الدفع بالطاقة الشمسية وتراثها التصميمي الذي يمزج بين الطراز الكلاسيكي والحديث. تم تجهيز المقصورة الداخلية بواجهة إنسان-آلة مخصصة توفر بيانات القياس عن بُعد للمركبة في الوقت الفعلي، وتدعم Apple CarPlay وAndroid Auto، لتقديم تجربة قيادة متصلة توازن بين الابتكار والتطبيق العملي.

صرّح ستيفان أوغسطين، مدير مشاريع البحث والتقنيات الجديدة في بي إم دبليو، أن هذا مشروع كانوا يرغبون في تنفيذه منذ سنوات عديدة، وأن الطلاب تمكنوا خلال العامين الماضيين من التغلب على العديد من التحديات والقيود التقنية، محوّلين المركبة ذات الطاقة الإيجابية إلى واقع ملموس. وأشار هارش مانغنان، عضو فريق "ديب أورانج" والمسؤول عن تكامل الطاقة الشمسية، إلى أن المشروع لم يقتصر على بناء نموذج أولي وظيفي ذي طاقة إيجابية فحسب، بل أظهر أيضًا كيف يمكن للمركبات تحقيق استقلالية أكبر في الطاقة من خلال تكامل الطاقة الشمسية.

يجسّد مشروع "ديب أورانج" أيضًا نموذج التعليم الهندسي التجريبي في جامعة كليمسون. يخوض الطلاب مراحل أبحاث السوق، وتحديد احتياجات العملاء، وتطوير المفاهيم، والتصميم الهندسي للنظام الرئيسي، وتصنيع المكونات، والتحقق من الأداء، ويعملون جنبًا إلى جنب مع مهندسي الصناعة، ويديرون الميزانيات والجداول الزمنية والقيود التقنية الواقعية. سيتخرج 16 طالبًا شاركوا في تطوير "ديب أورانج 17" في 7 أغسطس، حاصلين على درجة الماجستير في العلوم في هندسة السيارات. قال أنشول كارن، مدير مشروع "ديب أورانج"، إنه نادرًا ما تتاح لطلاب الماجستير فرصة تجربة العملية الكاملة لتطوير سيارة اختبارية، وقليل من البرامج التعليمية تتيح للطلاب الانطلاق من رؤية، واجتياز عملية التطوير بأكملها، وصولًا إلى تسليم نموذج أولي كامل الوظائف، وهذه التجربة هي ما يجعل "ديب أورانج" فريدًا من نوعه. ويعتقد الدكتور غريغ موكو، مدير المشروع، أن الطلاب بعد تخرجهم لا يحملون شهاداتهم فحسب، بل يحملون أيضًا ما اكتسبوه خلال العامين الماضيين من نمو كمهندسين وكأفراد وكفريق.

سيستمر البحث في هذا النموذج الأولي في مركز كليمسون الدولي لأبحاث السيارات (Clemson University International Center for Automotive Research، CU-ICAR) في غرينفيل بولاية ساوث كارولينا، ليكون منصة للابتكار المستمر في مجال التنقل المستدام. ومن المقرر أيضًا عرض "ديب أورانج 17" في معرض الإلكترونيات الاستهلاكية (Consumer Electronics Show، CES) في لاس فيغاس عام 2027.