Snelle halfgeleider

Drie keer werd de zonnecelauto Nuna ingehaald door haar grote concurrent de Aurora, de winnaar van de vorige World Solar Challenge race dwars door Australië. En drie keer wist het Nederlandse Nuna-team de concurrentie te achterhalen, om als eerste te finishen met een voorsprong van 80 kilometer. De Nuna (uit te spreken als `Noena') heeft precies vier dagen gedaan over de 2997 kilometer, vanaf de start in het Noord-Australische Darwin tot de buitenwijken van Adelaide aan de zuidkust. Dat is een record, net als de gemiddelde snelheid van 91 kilometer per uur en de topsnelheid van 100 kilometer per uur.

``De beker moeten we nog ophalen'', zegt een blije Rosalie Puiman van het achtkoppige Nuna-team aan de telefoon, ``we hebben eigenlijk geen noemenswaardige technische haperingen gehad.'' En dat terwijl Nuna volgestouwd was met gevoelige high-tech, van de futuristische zonnecellen tot het ijsgekoelde pak voor de piloten.

Dat pak is maar af en toe gebruikt, zegt Puiman, de gevreesde martelgang voor de vier bestuurders in de cockpit onder de woestijnzon bleef uit. ``Bij hoge snelheden kwam er zoveel wind binnen dat de piloten meestal comfortabel konden zitten.'' Van een echt ventilatiesysteem was vanwege de stroomlijn afgezien. Ook de luier, voor sanitaire noodgevallen, is niet ingezet, deelt Puiman mee.

Van het team van acht studenten van de TU Delft en de Universiteit van Amsterdam waren de vier kleinsten geselecteerd om de toegestane rijtijden van acht uur 's ochtends tot vijf uur 's middags vol te maken. ``We hebben de piloten om de vijftien minuten per walkie-talkie opgeroepen'', vertelt Puiman, ``om te vragen hoe ze zich voelden. Sommigen hadden dat wel nodig.'' De af en toe stevige wind die de wagen van 200 kilogram te verduren kreeg vergde behoorlijke oplettendheid.

complete werkplaats

``Er zijn nog wel wat wat problemen geweest met de telemetrie'', weet Puiman nog te bedenken. Ze doelt op de radioverbinding om technische gegevens door te seinen aan het team in het commandocentrum in een camper acher de Nuna, waar de strategie bepaald werd. ``De bestuurder kan alleen sturen, gas geven en remmen'', zegt Puiman. Verder reden ook een complete werkplaats, een verkenner en een trits verzorgingswagens mee in de Nuna-karavaan.

Bepalend voor de overwinning waren Nuna's 2500 zonnecellen met een totaaloppervlak van 8,4 vierkante meter. ``Het is een type zonnecel dat tot nu toe alleen in de ruimtevaart is gebruikt'', vertelt Puiman. De Europese Ruimtevaartorganisatie ESA wil de cellen toepassen de maanmissie SMART-1 in 2003. De cellen, geleverd door het Duitse onderzoeksinstituut ASE zijn gemaakt van lagen van het halfgeleidermateriaal galliumarsenide. Ze bestaan uit drie laagjes materiaal, die ieder energie halen uit een ander deel van het zonlichtspectrum.

De cellen zijn ingekapseld in een kunststof laminaat met een antireflectiecoating, met een geheime samenstelling. ``De coating is extreem gevoelig voor aantasting. Je kunt er zelfs niet met je handen aanzitten'', zegt Puiman. De panelen zetten zo'n 25 procent van het invallende licht om in energie, wat bij volle zonneschijn neerkwam op zo'n 1500 watt. Normale sicilicumcellen halen geen rendementen boven de 20 procent.

luchtbanden

De aerodynamische body van Nuna, gemaakt van koolstofvezels versterkt met supersterk kevlar, is op de computer ontworpen door één van de studenten, net als het frame van licht hoge-treksterkte-aluminium. Een hoogrendements-elektromotor drijft driewieler Nuna aan. De motor is ingebouwd in het enige achterwiel om transmissieverliezen via assen te beperken. Nuna heeft luchtbanden, keihard opgepompt tot 8 bar, en ook is er de reglementair toegestane lithium-ionen-accu aan boord, met een capaciteit van vijf kilowattuur.

De accu, die ook bij het remmen door een dynamo opgeladen wordt, biedt mogelijkheden om aan strategisch racen te doen. Ooit won een team door op de accu onder plaatselijke bewolking vandaan te rijden, om niet meer ingehaald te worden.

Een reeks gelijkstroomtransformatoren, Maximum Power Point Trackers (MMPTs), past de gelijkspanning van de zonnecellen aan en verdeelt de geleverde stroom bij overcapaciteit over motor en batterij. ``Een paar MMPTs zijn tijdens de race uitgevallen'', somt Puiman de rest van de technische mankementen op, ``maar steeds dezelfde dag nog vervangen.''

Het Team is anderhalf jaar bezig geweest met de Nuna. ``Toen we begonnen was er nog nooit een Nederlandse zonne-auto gemaakt, en niemand wist hoe het moest'', herinnert Puiman zich. Via team-adviseur Wubbo Ockels, ex-astronaut en hoogleraar ruimtevaart in Delft, werd contact gelegd met ruimtevaartorganisatie, die de specialistische zonnecellen bereikbaar maakte. Later volgden andere sponsors, waaronder energiebedrijf Nuon.

De Nederlandse overwinning heeft het zonneracen een nieuwe impuls gegeven, denkt Puiman. Recordhouder Honda deed dit jaar niet mee maar zal nu uitgedaagd zijn. De nummer twee, de ex-titelhouder Aurora uit Australië, was ook een oudgediende. ``Zij hebben één lekke band gehad, en moesten één keer van piloot wisselen'', zegt Puiman. Iets meer pech dus dan de Nuna, maar niet genoeg om 80 kilometer achterstand te verklaren. Puiman: ``Zij hadden een iets betere stroomlijn, maar onze zonnecellen hebben het verschil gemaakt.''

www.wsc.org.au

www.alpha-centauri.nl

    • Bruno van Wayenburg