Η Prometheus Eco Racing είναι η αγωνιστική ομάδα ενεργειακής απόδοσης του Εθνικού Μετσοβίου Πολυτεχνείου – Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τα μέλη της ομάδας μας, προπτυχιακοί και διδακτορικοί φοιτητές, σχεδιάζουν και κατασκευάζουν ηλεκτρικά οχήματα υψηλής απόδοσης και διαγωνίζονται στον ετήσιο διαγωνισμό απόδοσης και καινοτομίας, Shell Eco Marathon, απέναντι σε κάποια από τα καλύτερα πανεπιστήμια παγκοσμίως. Δουλεύοντας υπό την πίεση απαιτητικών προθεσμιών, τα μέλη της ομάδας, διευρύνουν τις ακαδημαϊκές τους γνώσεις, θεωρητικά και πρακτικά, αποκτώντας την απαραίτητη εμπειρία.
Το όραμά μας είναι να ρίξουμε φως σε βιώσιμες και αποδοτικές λύσεις για την αυτοκινητοβιομηχανία, καθώς και να βελτιώσουμε την τεχνολογία που αφορά τα ηλεκτροκίνητα οχήματα. Με ένα πρωτότυπο, φιλικό προς το περιβάλλον και κατασκευασμένο εξ’ ολοκλήρου από την ομάδα μας όχημα, ένα ταξίδι 1.000km θα κοστίζει τώρα λιγότερο από 30 λεπτά του ευρώ.
Υπεύθυνος για την παρουσίαση της ομάδας στην ακαδημαϊκή κοινότητα είναι ο κύριος Αντώνιος Κλαδάς, Καθηγητής του Τομέα Ηλεκτρικής Ενέργειας της Σχολής Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών του ΕΜΠ. Υπάρχουν έξι, συνολικά, τομείς στους οποίους εργάζονται τα μέλη της ομάδας, ανάλογα με το αντικείμενο των σπουδών τους και τα ταλέντα τους. Όλοι τους συντονίζονται και οργανώνονται από τον αρχηγό της ομάδας.
Επιστημονικοί Τομείς
Κινητήριο Σύστημα
Ένα σετ μπαταριών τεχνολογίας ιόντων λιθίου (lithium-ion) και χωρητικότητας 144Wh τροφοδοτεί τον αντιστροφέα με συνεχή τάση και ρεύμα. Ο αντιστροφέας, έπειτα, μετατρέπει την ηλεκτρική ισχύ σε τριφασική, κατάλληλη για να τροφοδοτήσει τον ηλεκτροκινητήρα, σύμφωνα με τη ροπή ή την ταχύτητα που ζητείται από την οδηγό. Ο τριφασικός κινητήρας, μονίμων μαγνητών, λειτουργεί σε μια ευρεία περιοχή ταχυτήτων με σταθερή ροπή και υψηλή απόδοση, συνεπώς η χρήση κιβωτίου ταχυτήτων δεν είναι απαραίτητη, σε αντίθεση με τα συμβατικά οχήματα.
Επιπλέον των παραπάνω υποσυστημάτων του οχήματος, η ομάδα μας κατασκευάζει και πειραματικές διατάξεις για την επαλήθευση της ορθής λειτουργίας και επίδοσης των παραπάνω στοιχείων, όπως συσκευές μέτρησης απωλειών σε PCB πλακέτες ηλεκτρονικών ισχύος. Συγχρόνως, προσομοιώνουμε τη συμπεριφορά των επιμέρους υποσυστημάτων στο όχημα, εξάγοντας ποιοτικά και ποσοτικά συμπεράσματα που, σε συνδυασμό με πειραματικές μελέτες, μας βοηθούν να βελτιστοποιήσουμε τα συστήματα του οχήματος.
Ηλεκτρικά Συστήματα
Η ομάδα αφιερώνει ένα σημαντικό κομμάτι του χρόνου της στην υλοποίηση βοηθητικών συστημάτων που εγγυώνται την ομαλή λειτουργία του οχήματος, την οπτικοποίηση κάποιων από τα λειτουργικά χαρακτηριστικά του, καθώς και την ασφάλεια της οδηγού και διαφόρων συστημάτων του οχήματος. Κάποια από τα αντικείμενα με τα οποία ερχόμαστε σε επαφή σε αυτό το πλαίσιο είναι:
- Ο σχεδιασμός και η κατασκευή συστήματος τηλεμετρίας με σκοπό την ανάκτηση, επεξεργασία και αποθήκευση δεδομένων, καθώς και τη μεταφορά κάποιων από αυτά σε πραγματικό χρόνο
- Η κατασκευή ενός ακριβούς συστήματος εντοπισμού θέσης για το όχημα
- Ο σχεδιασμός πλακετών ασφάλειας και κυκλωμάτων ηλεκτρονικών ισχύος
- Η σύνδεση των βυσμάτων και των συνδεσεων για όλα τα επιμέρους μέρη του οχήματος
- Ο σχεδιασμός και η κατασκευή των ηλεκτρονικών μερών του 3D printed τιμονιού μας
- Κυκλώματα προστασίας ηλεκτρονικών
Τα παραπάνω συστήματα, εκτός από το ότι είναι απαραίτητα για την ομαλή και αποδοτική λειτουργία του οχήματος και την ασφάλεια του ανθρώπου, έχουν επίσης φέρει στην ομάδα, βραβεία για την καινοτόμα δράση της στο πλαίσιο του Shell Eco Marathon.
Προσομοίωση Οχήματος και Στρατηγική Οδήγησης
Με ποια ταχύτητα θα πρέπει να κινείται το όχημά μας προκειμένου να πετύχουμε την ελάχιστη κατανάλωση ενέργειας;
Πώς μπορούμε να αυξήσουμε την επίδοσή του;
Όλες αυτές οι ερωτήσεις, και πολλές ακόμα, σχετίζονται με τη στρατηγική οδήγησης. Η βασική ιδέα είναι η παραμετροποίηση και η βελτιστοποίηση της επίδοσης του κάθε συστήματος με τη χρήση συγκεκριμένων μεθόδων και εργαλείων. Προκειμένου να μπορούμε, άμεσα να απαντάμε στις παραπάνω ερωτήσεις, χρειάζεται πρώτα να είμαστε σε θέση να μοντελοποιήσουμε το όχημά μας σε ένα περιβάλλον προσομοίωσης. Το μυστικό είναι να αναλύσουμε και να προβλέψουμε την συμπεριφορά του οχήματος στην πίστα, έχοντας γνώση τόσο για το εσωτερικό όσο και για το εξωτερικό του περιβάλλον. Αυτός είναι και ο βασικός λόγος για τον οποίο, όταν κάποιος φτιάχνει προσομοιώσεις, θα πρέπει να βρίσκεται σε στενή επικοινωνία και συνεργασία με όλη την ομάδα, έτσι ώστε να εξασφαλίζεται η επάρκεια των δεδομένων εισόδου. Τέλος, το πλάνο αξιολογείται λαμβάνοντας υπόψη τη μορφή της πίστας (στροφές, καμπύλες κλπ), τις καιρικές συνθήκες, την ασφάλεια, τη χωρητικότητα των μπαταριών, τη φθορά των ελαστικών κλπ. Και βέβαια, τελευταίο, αλλά καθόλου ασήμαντο…λίγη τύχη!
Σασί και Δυναμική Οχήματος
Τριβή, όλα έχουν να κάνουν με την τριβή. Η πρόκληση που δε σταματά ποτέ για τα μηχανολογικά του οχήματος. Κάθε εξάρτημα, κάθε λεπτομέρεια, τα πάντα, πρέπει να βελτιστοποιηθούν για να ελαχιστοποιήσουμε την τριβή. Αυτό είναι και ένα από τα προβλήματα με τα οποία ασχολείται η αντίστοιχη υποομάδα. O στόχος είναι η ελαχιστοποίηση της τριβής και της αντίστασης κύλισης, προκειμένου να ελαχιστοποιηθούν οι απώλειες ενέργειας και να μεγιστοποιηθεί η απόδοση.
Την ίδια στιγμή, το πλαίσιο του οχήματος χρειάζεται να είναι συμπαγές και να έχει την ικανότητα να αντέξει όλες τις δυνάμεις που, πιθανώς, θα του ασκηθούν, ενώ συγχρόνως, πρέπει να είναι ασφαλές για την οδηγό σε κάθε περίπτωση, ακόμα και σε αυτή της σύγκρουσης!
Τέλος, η υποομάδα των μηχανολογικών εστιάζει και στο βάρος. Κάθε εξάρτημα κατασκευάζεται όσο πιο ελαφρύ γίνεται, κάθε γραμμάριο είναι σημαντικό! Χρησιμοποιούνται πιο ισχυρά και ελαφριά υλικά. Συγκεκριμένα, με ένα σασί και πολλά εξαρτήματα από αλουμίνιο και με κέλυφος από υαλουφάσματα και ενίσχυση με ανθρακονήματα και κέβλαρ, έχουμε καταφέρει το όχημά μας να ζυγίζει λιγότερο από 34 κιλά.
Αεροδυναμική
Γιατί οι σταγόνες της βροχής έχουν το γνωστό τους σχήμα όταν πέφτουν από τον ουρανό;
Μα επειδή το σχήμα της σταγόνας είναι το πιο αεροδυναμικό σχήμα στην φύση φυσικά! Αυτό σημαίνει πως, όταν κινούνται στον αέρα (ή οποιοδήποτε άλλο υλικό για να είμαστε ακριβείς), η δύναμη που τους ασκείται, με φορά αντίθετη από αυτή της κίνησής τους, είναι η ελάχιστη δυνατή, σε σύγκριση με άλλα σχήματα.
Επομένως, όπως μπορεί να έχετε ήδη μαντέψει, όταν προσπαθείς να σχεδιάσεις και να κατασκευάσεις αποδοτικά οχήματα, χρειάζεσαι την ελάχιστη ποσότητα δύναμης να εμποδίζει την κίνηση σου. Και αυτό ακριβώς είναι το πεδίο με το οποίο ασχολείται η υποομάδα της Αεροδυναμικής. Βέβαια, χρειαζόμαστε επίσης και επαρκή κάθετη δύναμη έτσι ώστε το όχημα να παραμένει στο έδαφος και να μπορεί να παίρνει τις στροφές χωρίς να χρειάζεται να πατηθεί το φρένο.
Marketing και Design
Όπως μπορείτε να φανταστείτε, ένα εγχείρημα αυτής της κλίμακας, αποσπά μεγάλη προσοχή, ενώ την ίδια στιγμή, χρειάζεται αρκετή χρηματοδότηση για να υλοποιηθεί. Αυτά είναι κάποια από τα αντικείμενα με τα οποία ασχολείται αυτή η υποομάδα.
Όσον αφορά τα γραφικά, στην ομάδα μας, σχεδιάζουμε οτιδήποτε χρειαζόμαστε εμείς οι ίδιοι, από τα ενημερωτικά φυλλάδια, τις μπροσούρες, την ιστοσελίδα και το λογότυπο, μέχρι την επίσημη εμφάνισή μας. Όλα σχεδιάζονται, διορθώνονται και αξιολογούνται από τα μέλη της ομάδας.
Επίσης, αυτή η υποομάδα είναι υπεύθυνη για όλες τις εκδηλώσεις στις οποίες λαμβάνουμε μέρος, καθώς και για αυτές που εμείς διοργανώνουμε. Τέλος, αλλά εφάμιλλης σημασίας, προσπαθούν να αναδείξουν τη δουλειά μας με τον καλύτερο δυνατό τρόπο, ασχολούνται με το πώς εμφανίζεται η ομάδα μας στα Μέσα Ενημέρωσης καθώς και με την επικοινωνία με την κοινότητα και τους συνεργάτες μας.
