Llibre pdf - Enginyers Industrials de Catalunya

Edició: juny del 2005
© 2005, Col·legi Oficial d’Enginyers Industrials de Catalunya
Col·legi Oficial d’Enginyers Industrials de Catalunya
Via Laietana, 39
08003 Barcelona
Tel.: 93 319 23 00
Fax: 93 319 06 81
A/e: eic@eic.es
http://www.eic.es
Coordinació:
Ricard Bosch i Tous
Autors:
David Pifarré i Martínez
Joan Orús i Valls
Arnau Planas
Eduard Ferrero i Aragonés
Francesc Puig i Mas
Lluís Raurich i Molinas
Moisès Morató i Güell
Oriol Calaf i Centellas
Sergi Fonseca i Casañas
Disseny i maquetació: Santi Satústegui
Revisió lingüística: Mercè Molins
La reproducció total o parcial d’aquesta obra per qualsevol procediment, comprenent-hi la
reprografia i el tractament informàtic, com també la distribució d’exemplars mitjançant lloguer
i préstec, resten rigorosament prohibides sense l’autorització escrita de l’editor i estaran
sotmeses a les sancions establertes per la llei.
Impressió: Artyplan

Índex
1 Introducció ................................. pàg. 8
2 Una aventura amb la tecnologia ............ pàg. 10
3 La cursa sunrace 2000 .......................pàg. 12
4Experiències del vehicle solar català ..... pàg. 16
4.1 fabricació amb ajuda de les empreses ......................... pàg. 16
4.2 proves realitzades .......................................................... pàg. 17
4.3 actes i esdeveniments .................................................... pàg. 18
4.4 cinc anys més tard .......................................................... pàg. 20
5 Passat, present i futur del vehicle solar ... pàg. 22
5.1 història i evolució .......................................................... pàg. 22
5.2 limitacions actuals ......................................................... pàg. 25
5.3 aplicabilitat .................................................................... pàg. 26
5.4 el futur del vehicle solar .................................................. pàg. 29
6 La tecnologia dels vehicles solars ........ pàg. 30
6.1 objectius del disseny ...................................................... pàg. 33
6.2 característiques dels vehicles solars ............................. pàg. 36
6.3 el funcionament elèctric del despertaferro .................... pàg. 37
6.4 instrumentació i telemetria ............................................. pàg. 60
6.5 la mecànica d’un vehicle solar ........................................ pàg. 64
6.6 carrosseria i bastidor ..................................................... pàg. 70
7 Agraïments ................................. pàg. 76
8 Bibliografia ............................... pàg. 78
9 Vehícles solars participants a curses ..... pag. 84
10 Els protagonistes .......................... pàg. 92
6

1. Introducció
Pole position!! Així podem resumir l’esperit amb què aquest projecte va
néixer. Un esperit de superació i d’inquietud que en aquests temps
encara es manté viu en el cor dels enginyers. Un esperit d’innovació
que ens empeny a estudiar i comprendre allò que no sabem, però
també un esperit competitiu que ens porta a donar-ho tot per tal d’aconseguir
allò que ens proposem.
Va ser el 1998 quan aquest esperit va portar a un grup d’estudiants
d’enginyeria a acceptar el repte de la seva vida: crear de zero el primer
cotxe solar de l’Estat espanyol i fer-lo córrer a Austràlia contra els
millors cotxes i les millors tecnologies en la cursa Sunrace 2000.
Aquest repte es va materialitzar en forma de Projecte Final de Carrera
(PFC). Un PFC que pretenia potenciar la utilització d’energies renovables,
el desenvolupament sostenible de les activitats de l’ésser humà i
investigar dins del camp de l’energia elèctrica aplicada als mitjans de
transport. Però també va ser una cursa personal, una lluita contra la
inexperiència, la falta de recursos, el temps i contra un mateix.
El Despertaferro és molt més que un cotxe solar. És el resultat d’una
visió, és un repte que va més enllà de la presentació d’un PFC, és una
criatura viva que conté els sentiments i les emocions de les persones
que el van fabricar, l’orgull dels professors que hi van participar, i
també la confiança de les empreses i les institucions sense les quals
aquest projecte no hauria nascut. És fruit de l’esforç dels companys i
la important col·laboració entre la universitat i l’entorn empresarial,
clau en la realització d’aquest projecte, amb l’aportació dels fons, els
materials i l’experiència necessàries.
8

9
I és ara quan l’escalfament global és un fet, les reserves de petroli disminueixen
i els recursos naturals s’esgoten quan s’ha de recollir el testimoni
d’aquest projecte i s’ha d’impulsar una nova generació d’alumnes
que continuïn amb el repte del Despertaferro amb ajuda de les
empreses i la universitat.
Però potser aquesta vegada no és necessari anar-se’n fins a Austràlia.
A casa nostra podria néixer una nova cursa internacional... i potser
serà ben aviat!!
Ricard Bosch Tous
Dr. Enginyer Industrial

2. Una aventura amb
la tecnologia
La lectura d’aquest llibre pretén que el lector entri dins el món dels vehicles
solars. La història dels vehicles solars és recent, però ha sofert una
gran evolució en els seus darrers anys. Sorgint d’Austràlia ha vist com als
anys 90 grans companyies i universitats de tot el món s’endinsaven en la
recerca d’aquest nou mitjà de transport com a possible alternativa als
problemes mediambientals dels mitjans de transport actuals.
Aquest llibre dóna una idea real
sobre el present i el futur d’aquests
vehicles, així com de les curses i
competicions que hi ha al món, i de
l’estat de la tècnica sobre la construcció
dels vehicles solars.
Narrarem l’experiència del Despertaferro,
de les seves primeres proves,
de la cursa Sunrace 2000, celebrada
el febrer de 2000 a Austràlia, i
de les seves posteriors exhibicions
en terres catalanes.
Explicarem com ha estat realitzada la construcció del vehicle solar
Despertaferro, el primer vehicle solar català i espanyol, en cada un dels
camps de la tecnologia on cal rendibilitzar el vehicle. Parlarem de la descripció
general del vehicle perquè el lector pugui fer-se una idea física del
que són els vehicles solars. També comentarem com és la conducció del
vehicle; el sistema de captació, magatzem i aprofitament d’energia solar;
la mecànica; el bastidor i la aerodinàmica. En cada un d’aquests camps
El Despertaferro
durant la cursa SUN-
RACE 2000 per
terres australianes,
en carretera oberta.
10

11
donarem una visió sobre el Despertaferro i sobre la tecnologia d’altres
vehicles existents en el món.
L’objectiu d’aquest llibre és el d’apropar el lector al món de la tècnica dels
vehicles solars a través dels ulls i l’experiència realitzada per un grup
d’estudiants d’enginyeria que en el seu Projecte Final de Carrera van dur
a terme el Despertaferro.

3. La cursa Sunrace 2000
La Sunrace és una cursa de vehicles
solars que se celebra anualment
a Austràlia. El recorregut de
l’edició del febrer del 2000, any en el
qual va participar el Despertaferro,
va ser de 1.790 km entre Sidney i
Melbourne. La cursa es divideix en
set etapes i el vehicle vencedor és el
que esmerça el menor temps en
completar-les.
Preparatius de la carrera
Participar en una cursa que se celebra a 22.000 km de casa i amb les
necessitats específiques tant especials de les carreres de cotxes
solars, implicava una logística i uns preparatius de l’Equip
Mediterrani que només es podien preparar “in situ”. Per això l’Equip
es va traslladar a Austràlia dies abans de l’inici de la carrera. Durant
els dies previs a la cursa va ser vital la col·laboració de la
University of Technology Sydney (UTS).
Per transportar el nostre vehicle vam haver de desmuntar-lo en
dues peces perquè els sis metres de longitud no caben en els
contenidors normalitzats de transport. El patrocinador va fer
possible que el Despertaferro viatgés cap a Austràlia amb
avió, la qual cosa ens va permetre guanyar un últim mes de
proves i ajustos molt productiu.
El dia 3 de febrer del 2000 tots els membres de l’Equip
Mediterrani ens trobàvem ja a Sidney, en un magatzem
"Recepció de la
caixa amb el vehicle.
◗Proves classificatòries.
12

"Sortida de la
Sunrace 2000 a
Sidney en la 1a
posició.
❖El Despetaferro
per les carreteres
australianes.
◗Circulació en trànsit
obert.
13
davant d’un enorme contenidor de fusta de 6 x 2 x 1 m. A dins, la nostra
criatura, el Despertaferro, molt més que un vehicle solar: una aposta,
una il·lusió, el fruit de tantes hores de treball, gestions i presentacions.
En aquells dies previs calia solucionar els tràmits d’aconseguir els
vehicles de suport, un remolc per al vehicle solar, una emissora de
ràdio per a comunicar-se entre els vehicles del comboi, contactar amb
l’organització de la cursa per enllestir els temes pendents, realitzar
l’assegurança per al vehicle solar, organitzar tots els recanvis i eines
per a una ràpida intervenció en cursa i un llarg etcètera.
Amb el temps just per a fer una prova en moviment en un aparcament
cedit per la universitat, l’Equip va arribar a la vigília de la cursa amb el
vehicle a punt. Només un contratemps d’última hora va afectar la nostra
activitat durant els dies de la cursa. L’ordinador portàtil que havia
de rebre via ràdio les dades del Despertaferro es va espatllar sense
temps material per a ser substituït.
Proves classificatòries
La prova de velocitat punta servia per a definir l’ordre
de sortida de la primera etapa. Entre tots els vehicles,
el més veloç va ser el Despertaferro. Un èxit que de
per si ja justifica el fet d’haver anat fins a Austràlia.
Com a anècdota, explicarem que tan forta va ser
l’embranzida del vehicle que en els pocs metres
hàbils per realitzar la frenada i a causa de la
intensitat de la mateixa, el pneumàtic posterior
va rebentar.
Aconseguir la pole position no va ser l’única
raó que va fer que el vehicle solar català fos el centre
d’atenció. Les diferències entre el nostre vehicle
i la resta eren evidents a simple vista: l’aerodinàmica,
la forma d’accés al lloc de conducció,
l’ergonomia del conductor, l’alçada del
vehicle...
1a Etapa: Sidney–Canberra
Va ser especialment emocionant sortir els
primers, per davant de l’Opera House de
Sidney. Però, per l’emoció del moment o pel

desconeixement de la ciutat, el Despertaferro es va perdre pels carrers
de la ciutat quan vam malinterpretar el vehicle de l’organització. El més
sorprenent va ser que la resta de participants van confiar cegament en
el nostre recorregut i ens van seguir en la nostra equivocació.
El mal temps també va ser el protagonista, que va provocar que el
Despertaferro no pogués acabar l'etapa. Només tres vehicles van
aconseguir passar per la línia d’arribada.
2a Etapa: Canberra–Wagga Wagga
En la 2a etapa el Despertaferro va patir seriosos problemes
elèctrics derivats de la pluja del dia anterior, que van obligar
l’Equip a abandonar i passar la nit solucionant els problemes
per poder continuar en carrera. El cas és que la
pluja havia mullat la superfície de cèl·lules i feien un mal
contacte elèctric.
3a Etapa: Wagga Wagga-Hay
El Despertaferro va circular durant 275 km a una velocitat mitjana
superior als 70 km/h, i va completar sense problemes la
nostra primera fase de la cursa. Completar-la va ser una injecció
de moral molt important per als components de l’Equip, que
vèiem recompensa a l’esforç fet durant tot el projecte i molt
especialment a la feina que s’havia realitzat la nit anterior.
4a Etapa: Hay-Mildura
En la 4a etapa van sorgir alguns problemes en la comporta del
conductor, la qual es va obrir amb violència coincidint amb el
creuament amb un camió que circulava en sentit contrari. Els
danys resultants d’aquest accident van ser molts i importants.
Va semblar que era la fi de la participació a la
Sunrace, però al final i després de passar la nit
canviant les cèl·lules afectades, el Despertaferro va
tornar a estar a punt per continuar el seu periple cap
a Melbourne.
5a Etapa: Mildura-Swanhill
Etapa totalment plana amb rectes infinites enmig d’un paisatge
àrid i quasi desèrtic. El Despertaferro va creuar la línia d’arribada
després de 250 km i després d’haver solucionat els problemes amb
la carrosseria del dia anterior.
◗Danys en la comporta
del conductor.
◗◗Canvi de conductor
durant el trajecte.
"El Despetaferro al
circuit de F1
d'Albert Park.
14

15
La curiositat del jornada van ser els petits tornados, coneguts a
Austràlia com a Willy Willies, que en diverses ocasions van passar fregant
el nostre vehicle.
6a Etapa: Swanhill-Bendigo
Molts equips participants van tenir problemes. Per sort, el
Despertaferro va creuar la línia d’arribada després de 250 km amb les
bateries quasi exhaustes.
En totes les etapes, cada hora s’havia de canviar de pilot, el qual entrava al
vehicle amb una ampolla de dos litres d’aigua. A més, el pilot havia de pesar
uns 80 kg. Si pesava menys es posaven sacs de sorra per a fer de llast.
7a Etapa: Bendigo-Melbourne
Aquesta etapa finalitzava donant tres voltes al circuit de F1 d’Albert
Park al bell mig de Melbourne. El Despertaferro va aconseguir els 95
km/h de velocitat màxima en trànsit obert.
La victòria de la cursa va ser per al Sunshark, de la Universitat de
Queensland, el qual va invertir el menor temps en recórrer els 1.790 km
que separen Sidney de Melbourne a una mitjana de 84,7 km/h.
Lliurament de premis
Finalment el Despertaferro es va classificar com a sisè dels vuit cotxes solars
que van participar a la Sunrace
2000. A l’entrega de premis, que es
va celebrar a un cèntric hotel de
Melbourne, vam tenir l’agradable
sorpresa de rebre el premi a l’Equip
més coratjós en reconeixement del
mèrit de superar tots els entrebancs
que va patir durant la carrera.

4. Experiències del
vehicle solar català
4.1 fabricació amb ajuda de les empreses
Aquest projecte es va dur a terme en bona part gràcies a la col·laboració
entre universitat i empresa; una col·laboració que no es basava
únicament en donacions o subvencions econòmiques, tot i que aquestes
són imprescindibles, sinó que es basava en què les empreses ajudessin
en qualsevol dels àmbits que constituïen el projecte. Aquesta
ajuda es va materialitzar en donacions de material, assessorament en
el muntatge, cessió d’instal·lacions, assessorament tècnic especialitzat
i importants aportacions econòmiques.
Aquesta metodologia permet que qualsevol empresa pugui participar
en el projecte, sigui amb aportacions econòmiques, amb idees, o amb
el que cada empresa pugui aportar, de manera que es permet l’entrada
de tot tipus d’empreses o microempreses dins del projecte, afavorint
d’aquesta manera el flux d’informació i experiència entre les diferents
empreses i els alumnes i futurs enginyers.
Aquest tipus de relació entre l’empresa i la universitat pot ajudar a
establir uns forts lligams entre l’equip del PFC i les diferents empreses
col·laboradores, lligams que posteriorment es poden transformar en
ofertes de treball i en futurs projectes.
I és ara, després d’aquesta experiència que demostra l’efectivitat d’aquest
flux de capital econòmic i humà, quan s’ha de fer una aposta per
aquest tipus de relacions, en què les empreses guanyen en capital
humà qualificat i en publicitat, la universitat guanya prestigi per mitjà
del PFC, i els alumnes guanyen la possibilitat de dur a terme aquelles
idees que altrament no s’aprofitarien o mai podrien demostrar.
16

Incidències en la
transmissió durant
les primeres proves
realitzades.
17
A més, aquest projecte no s’hauria pogut realitzar sense l’ajuda de les
empreses, les quals van apostar per un petit grup d’estudiants amb
moltes ganes i pocs recursos; per això, i en nom de l’Equip
Mediterrani, gràcies a totes les empreses participants (annex 1).
4.2 proves realitzades
De les proves realitzades al llarg del
projecte es poden diferenciar clarament
dues etapes: una primera etapa
corresponent a les proves que es van
realitzar a l’Escola d'Enginyeria
Industrial de Barcelona i una altra de
posterior que correspon a les proves
que es van realitzar en el circuit de
proves d'Idiada.
4.2.1 a l’escola
Proves del motor elèctric
Tan aviat com l’Equip va disposar del motor elèctric que s’utilitzaria per
al vehicle es van començar a fer proves de funcionament, règims i rendiments
amb el motor elèctric al laboratori de màquines elèctriques,
Departament d'Enginyeria Elèctrica de l’Escola Tècnica Superior
d'Enginyeria Industrial de Barcelona (ETSEIB).
Proves aerodinàmiques
Un cop totalment definida l’aerodinàmica del vehicle solar l’Equip
Mediterrani va realitzar unes maquetes a escala 1:10 per tal de realitzar
proves en el túnel de vent del Departament de Mecànica de Fluids
de la Facultat d’Enginyeria Superior Industrial de Barcelona.
4.2.2 A Idiada
La possibilitat de fer proves al circuit d’Idiada, a Tarragona, i disposar de
les seves instal·lacions va ser per a l’equip un punt clau per a la posta a
punt del vehicle.
En les primeres proves que s’hi van realitzar es va comprovar el correcte funcionament
general del vehicle excepte en alguns components com ara: el
regulador del motor elèctric; la suspensió posterior, que era una mica tova; la
transmissió, que tendia a fer sortir la cadena en els moments de fortes arrancades
o fortes desacceleracions; el potenciòmetre, que enviava la consigna
de velocitat al regulador del motor que es trencava amb molta facilitat.

Després de les primeres proves es van realitzar els ajustos necessaris per tal
de solucionar els problemes detectats de la manera següent: aconseguir un
regulador del motor més potent, endurir l’amortidor posterior, incorporar un
tensor per a la cadena i realitzar un potenciòmetre més robust.
Un cop realitzades les modificacions necessàries es van tornar a realitzar proves
a Idiada per tal de confirmar el correcte funcionament de tots els components
i per realitzar un rodatge tant del vehicle com dels conductors. Aquest
rodatge va consistir a fer el major nombre de quilòmetres i a fer proves de frenada,
estabilitat, fiabilitat, comportament de tots els components, rendiments
i resposta tant del motor com de les cèl·lules i de les bateries.
4.2.3 Al Centre Cim
El Centre Cim (ICT) va colaborar en la mecanització (rapid prototyping) del
model aerodinàmic a escala per realitzar l’assaig dins el túnel de vent del
laboratori de mecànica de fluids i determinar els coeficients aerodinàmics.
4.3 actes i esdeveniments
4.3.1 museu de la ciència
El dia 20 de desembre del 1999 el
Despertaferro es va presentar
públicament al Museu de la
Ciència de la Fundació la Caixa a
Barcelona, actual CosmoCaixa.
4.3.2 presentació prèvia al
viatge a austràlia
A finals del mes de gener del 2000
l'Equip Mediterrani va realitzar a la
Universitat d’Enginyeria Industrial
Superior de Barcelona un acte de
comiat abans de marxar cap a
Austràlia. En aquest acte es va realitzar una conferència organitzada per
l'Institut d'Estudis Catalans i també es va presentar de forma oficial el
patrocinador principal: LeasePlan.
4.3.3 cap a austràlia
Tot l'Equip va marxar cap a
Austràlia amb la fita de participar
en la cursa. Cursa en què el
Despertaferro va aconseguir la
pole position gràcies a la gran
El Despetaferro al
Museu de la Ciència
de Barcelona.
El Despetaferro i
l’Equip Mediterrani a
l'ETSEIB.
El Despetaferro i
l'Equip Mediterrani a
SIdney.
18

El vehicle solar a
Diagonal de
Barcelona.
Jornada de la Ciutat
sense Cotxes al
passeig de Gràcia
de Barcelona.
19
acceleració del motor, la sisena posició en la classificació final i el mèrit
d'acabar la cursa i d'aconseguir el premi a l’Equip més coratjós.
4.4.4 Premi eduardo barreiros 2000
El 17 de maig del 2000 l'Equip Mediterrani va rebre el 1r Premi a la Investigació
en el camp de l'Automoció de la Fundació Eduardo Barreiros, atorgat al seu
projecte Despertaferro en el Museu Eduardo Barreiros a Madrid.
4.3.5 Travessia girona-tarragona
El dia 23 de juliol del 2000 el
Despertaferro va realitzar una travessia
d'exhibició entre Girona i
Tarragona. Va passar per
Granollers i Barcelona.
4.3.6 Jornada sense cotxes
Entre els dies 13 i 24 de setembre el
Despertaferro va estar exposat en la
Mostra sobre Mobilitat Sostenible, a la
plaça Universitat de Barcelona, organitzada
per la Diputació de Barcelona.
El 22 de setembre l'Equip Mediterrani va participar amb el seu vehicle
solar Depertaferro en les activitats que es van organitzar al passeig de
Gràcia de Barcelona amb motiu de la celebració del Dia de la Ciutat
sense Cotxes.
4.3.7 Premis fundació Hispano-Suiza
El Despertaferro va ser guardonat amb el premi de la fundació
Hispano-Suiza a la innovació i el medi ambient.
4.3.8 Altres esdeveniments
A més de tots els esdeveniments que hem vist cal destacar que l'Equip
Mediterrani, amb el Despertaferro, ha estat també present en:
• Fira de l'Automòbil de Madrid (IFEMA) a l’estand de la revista Flotas
que edita l’empresa LeasePlan, patrocinadora del vehicle.
• Fira d'Artés (abril 2004) en la qual l'Equip Mediterrani va realitzar una conferència
sobre el projecte del vehicle solar. Va rebre un trofeu al mèrit i a la innovació.
• Fira Expomòbil de Barcelona (del 19 al 27 de maig del 2001) a l’estand
de la Sociedad de Técnicos de Automoción (STA), on també
l'Equip Mediterrani hi va realitzar una conferència.
En l’actualitat es pot gaudir del Despertaferro en l’exposició permanent
al Museu de la Ciència i la Tècnica de Terrassa, on el vehicle espera l’arribada
d’un nou repte, d’una nova cursa...

4.4 cinc anys més tard
Després de cinc anys i de la gratificant experiència que va suposar
aquest projecte, estem en disposició de continuar amb la tasca emprenedora
que va començar l’any 1998 amb el Despertaferro, però aquest
cop ho podem fer des de la experiència viscuda.
Gràcies a la cursa australiana es varen poder conèixer en profunditat les limitacions
que patia aquest primer prototip. Un exemple seria el perfil aerodinàmic
en forma gota d’aigua, escollit per ser el més adient per complir el requisit
d’alçada mínima d’un metre. A causa de la inexperiència en aquest tipus
de cursa, el perfil aerodinàmic del Despertaferro no es corresponia amb l’emprat
per la resta de participants ja que utilitzava un perfil pla; però aconseguia
complir el requisit d’alçada mínima gràcies a elements externs com aletes de
tauró col·locades sobre la comporta del conductor, la qual cosa proporcionava
20 cm extres d’alçada sense penalitzar l’aerodinàmica.
També hi havia una gran diferència amb la resta de participants respecte al
motor emprat, ja que els cotxes guanyadors portaven motors especials acoblats
dintre de la mateixa llanta, de manera que disminuïen les pèrdues mecàniques
en la transmissió del moviment i baixaven el centre de gravetat. Aquest
tipus de motors són altament eficients en pla perquè aconsegueixen velocitats
punta molt elevades, però acceleracions molt baixes des de parada.
Això no es pot considerar una errada de disseny, ja que aquest tipus de
motors són molt cars, i no són adients per a una geografia com la nostra, ben
diferent de l’australiana on destaquen les grans planícies en contraposició al
perfil escarpat de la geografia europea.
De fet, el Despertaferro va sorprendre tots els adversaris aconseguint la pole
position el primer dia de competició amb la prova d’acceleració.
Ara, cinc anys més tard, es poden afrontar nous reptes, com per exemple
una carrera transpirenaica, on les fortes pendents afavoreixen el disseny i
motor actual del Despertaferro. Són necessàries, però, noves aportacions
tecnològiques i noves solucions tècniques per a superar pendents del 14%
i més. Proves en les que actualment els cotxes solars no estan preparats de
manera continuada per la manca de parell dels motors acoblats a roda.
Cinc anys més tard la il·lusió es manté viva i el Despertaferro pot despertar
i competir de nou, però aquest cop en una cursa transpirenaica
amb nous reptes, nous traçats i nous equips que només esperen un
senyal per començar a treballar... I qui sap, potser no estem tan lluny
de veure rodar de nou pels nostres carrers i les nostres carreteres el
perfil de la gota d’aigua...
20

5. Passat, present i
futur del vehicle solar
5.1 Història i evolució
5.1.1 Els orígens de l’automoció solar
El 7 de gener de 1983, l’aventurer australià Hans Tholstrup va arribar a
l’Opera House de Sidney conduint un tipus de vehicle totalment inèdit
fins aquell moment. Es tractava d’un vehicle impulsat únicament per
l’energia que rebia del sol. Vint dies abans, ell i l’enginyer i company
d’aventura Larry Perkins havien sortit de Perth, a la costa oest
d’Austràlia. En la seva èpica travessa van recórrer 3.500 km a una velocitat
mitjana de 23 km/h, i van fer realitat per primera vegada el concepte
de vehicle solar.
El Quiet Achiever (així el van batejar) era un vehicle pesat i poc aerodinàmic,
que necessitava una gran superfície fotovoltaica i tenia unes prestacions
molt limitades. Malgrat que en aquell moment va ser considerat una
mera curiositat, el cert és que avui aquest enginy és considerat com un
dels precursors de l’automoció solar, un camp en constant evolució.
5.1.2 Evolució dels vehicles solars. Les curses
Quatre anys més tard, el mateix Tholstrup donava la sortida de la primera
edició de la World Solar Challenge. La cursa sortia de Darwin i
finalitzava a Adelaide, després de travessar de nord a sud el continent.
Vint-i-tres vehicles vinguts de set països diferents van participar en
aquesta primera edició, que va resultar ser tot un èxit. El vencedor, el
prototip Sunraycer de la General Motors, va recórrer els 3.010 km que
separen Darwin d’Adelaide en tan sols cinc dies, realitzant una mitjana
de 67 km/h i recorrent uns 600 km diaris. L’era dels vehicles solars tot
just havia començat, i una nova competició havia nascut en el món del
motor, competició que el mateix creador va batejar com a Brain sport.
22

El Quiet Achiever
(Austràlia, 1983) de
Hans Tholstrup i
Larry Perkins és
considerat un dels
precursors.
El Sunraycer, de la
General Motors,
vencedor de la primera
World Solar
Challenge (1987).
Honda Dream 2,
vencedor de la 4a
World Solar
Challenge (1996).
El Desert Rose,
rècord de velocitat
amb 107,78 km/h en
la cursa Sunrace
(2000).
L’Aurora 101, amb la
carrosseria superior
desmuntada, carregant
bateries al sol
de manera més eficient.
.
23
El 1990 es va disputar la segona
edició de la World Solar Challenge
(WSC). Aleshores ja era reconeguda
com la més prestigiosa cursa de
vehicles solars del món. Trenta-sis
vehicles hi van participar. El vencedor
va ser l’Spirit of Biel, prototipus
creat a l’Escola d’Enginyeria de Biel
(Suïssa). Els vehicles solars havien
sofert ja una gran evolució d’ençà
dels primers prototipus, essent cada
vegada més eficients i més ràpids.
Tres anys més tard, el 1993, la tercera
edició de la WSC va fer un salt
qualitatiu molt important. Els avenços
aconseguits en el disseny dels
vehicles van fer possible allò que
només uns pocs anys abans es
creia impossible: creuar el continent
a una velocitat mitjana de 85 km/h i
recórrer 803 km en una sola jornada.
El responsable d’aquesta fita va
ser el vehicle Dream d’Honda, vehicle
en el qual la marca japonesa va
invertir molts mesos d’investigació,
així com una gran quantitat de
recursos econòmics i tècnics, fet
que dóna una idea de la importància
que algunes prestigioses marques
del món de l’automoció donen a
aquest nou concepte de vehicle.
L’any 1996 Honda va revalidar el títol
aconseguit en l’anterior edició en
invertir només quatre dies en creuar
el continent. La velocitat mitjana
aconseguida va ser de 90 km/h.
És clar que l’avenç assolit en
aquesta tecnologia ha estat

extraordinari en els darrers anys i és evident que curses com la World
Solar Challenge hi han jugat un paper determinant. Tanmateix, la WSC
no ha estat l’únic esdeveniment d’aquest tipus de vehicles. L’any 1997
naixia també a Austràlia la Sunrace, com a cursa de caràcter anual,
amb un recorregut de 1.790 km entre Sidney i Melbourne. Aquesta
nova cursa sorgia de la voluntat no només de seguir promocionant la
tecnologia associada als vehicles alternatius, sinó també de fer de
nexe d’unió entre els vehicles elèctrics supereficients (la base dels
vehicles solars) i l’aplicació pràctica d’aquesta tecnologia. Amb aquesta
motivació, la Sunrace acull no només vehicles solars sinó també
vehicles elèctrics en una categoria diferent.
En l’edició de la Sunrace disputada el febrer del 2000 i en la qual va
participar el Despertaferro es va assolir un nou rècord de velocitat
sobre un recorregut de 100 km plans, fixat en 107,78 km/h.
A més de les competicions australianes, altres curses han estat creades
arreu del món amb més o menys repercussió internacional. Un exemple
són la Sunrayce americana, la World Solar Car Rallye d’Akita (Japó), o la
Tour de Sol, primera cursa de vehicles solars disputada al món el 1985
a Suïssa, i que amb el temps ha esdevingut més una cursa per a vehicles
elèctrics. Totes elles han tingut en comú estimular la investigació i
el desenvolupament tecnològic en el camp del vehicle alternatiu per
sobre de l’aspecte purament competitiu. L’autèntica cursa comença,
doncs, quan s’accepta el repte de dissenyar un vehicle capaç de captar
la màxima energia del sol i fer-ne un ús al més eficient possible.
Actualment, es pot dir que un vehicle solar amb una superfície fotovoltaica
d’uns 8 m2 és capaç de recórrer 6 km amb la mateixa energia
que una torradora consumeix en fer una torrada de pa (216 kJ - 60
Wh), o bé que és possible creuar Austràlia a una velocitat mitjana propera
als 90 km/h usant menys potència que la necessària per a fer funcionar
un assecador del cabell (1.800 W). Aquestes característiques
són, de ben segur, les que més fàcilment defineixen l’Aurora 101, vencedor
de la WSC l’any1999.
24

Vistes (en format
digital) del
Despertaferro, de
dimensions 6x2x1 m.
25
5.2 limitacions actuals
El vehicle solar s’alimenta d’una font
d’energia neta, gratuïta i inesgotable
com és l’energia solar. A més, no
emet cap tipus d’emissió contaminant
de resultes del seu funcionament.
Si aquest nou concepte de
vehicle fos explotable, de ben segur
estaríem davant de la solució als
problemes de contaminació
ambiental i d’abastiment energètic
derivats del sistema de transport
actual, basat en l’explotació de
combustibles fòssils, una font d’energia
finita i de nefastes conseqüències
per al medi ambient.

Existeixen però, encara avui en dia,
una sèrie de factors que fan inviable la
idea de vehicle solar com una alternativa
factible al vehicle convencional:
• És necessària una gran superfície
fotovoltaica per tal de captar l’energia
perquè funcioni. Amb el rendiment
actual de les millors cèl·lules
fa falta uns 8 m2 per a moure un
prototipus elèctric d’alta eficiència.
• Cal fer un ús molt eficient de l’energia
captada. Això deriva en vehicles
on l’aerodinàmica és fonamental
(molt plans) i el pes és molt baix.
Aquests vehicles són monoplaça o
biplaça, i estan construïts per
materials resistents i molt lleugers.
• Òbviament, en aquests vehicles
l’autonomia depèn de les condicions
de la radiació. A més, s’ha de
reduir al màxim el pes en bateries.
• El seu cost de fabricació, si
acceptem que es pugui fabricar en
sèrie, seria actualment molt elevat.
5.3 Aplicabilitat
La primera qüestió que hom es
planteja quan descobreix les prestacions
dels actuals vehicles solars
és: Quan podrem conduir aquests
vehicles?
El cert és que probablement aquest
vehicles no representen fidelment
el que serà el transport del futur,
però malgrat tot, la seva evolució
segur que serà una eina molt valuosa
per al desenvolupament de les
energies renovables i de les alternatives
al vehicle actual. Així
doncs, el benefici dels resultats
obtinguts no cal buscar-lo tant en la
comercialització directa del concepte
de vehicle solar, sinó en la
possible aplicació que tenen
cadascuna de les tecnologies aplicades
en diferents camps, com
puguin ser el mateix transport o bé
en la promoció de l’energia solar
com a font d’energia viable.
26

Vehicle elèctric, de
General Motors,
l’EV1.%
Vehicle elèctric experimental
amb sostre i
frontal fotovoltaic.◗
27
5.3.1 Els vehicles elèctrics
Segurament l’aplicació més clara i directa dels resultats obtinguts en la
investigació sobre els vehicles solars cal buscar-la en els vehicles elèctrics.
De fet, es podria dir que les curses de vehicles solars són com una
mena de Fórmula 1 per als vehicles de tracció elèctrica en general, atès
que són un magnífic camp de proves per a assajar noves tecnologies.
Un exemple d’aquest fet es pot trobar en el model de vehicle elèctric desenvolupat
per la GM arran dels resultats obtinguts en el seu prototipus
Sunraycer. Amb aquest prototipus es va demostrar que les prestacions
poden ser acceptables malgrat que la potència emprada sigui poca, sempre
que es minimitzi al màxim les pèrdues. El resultat ha estat l’EV1, un
vehicle elèctric amb un coeficient aerodinàmic de 0,19 (l’habitual es pot
situar entre 0,3 i 0,4) i una resistència al rodament molt reduïda.
Altres marques com Honda, Nissan i Toyota també han tret profit de les
seves participacions en la WSC i l’han aplicat en els seus respectius
models de vehicles elèctrics.
5.3.2 Vehicles elèctrics amb aportació solar
L’ús de les cèl·lules solars com a aportació suplementària d’energia en
vehicles elèctrics no ha tingut fins al moment un resultat comercial. Però cal
tenir en compte aquesta opció com una possible aplicació futura, si s’aconsegueix
una millora en el rendiment de conversió d’energia de les
cèl·lules i també una major eficiència i reducció dels consums dels vehicles.
5.3.3 Les cèl·lules solars
Les cèl·lules solars utilitzades per la majoria d’equips en la WSC han
estat entre les més eficients que mai s’han fabricat. El vehicle solar
necessita captar la màxima energia possible amb el mínim espai possible;
és a dir, necessita unes cèl·lules d’un elevat rendiment de conversió
d’energia. El rendiment d’una cèl·lula indica quin tant per cent de l’energia
solar incident que absorbeix és capaç de transformar en energia
elèctrica útil. Aquest fet ha estat sens dubte un extraordinari estímul per
a la investigació fotovoltaica del qual se n’ha tret un gran benefici. No en
va, el rendiment de les cèl·lules ha anat en augment d’una edició a una
altra, essent actualment d’un 24%. En aquest cas, per a una intensitat
de radiació mitjana del sol d’1 kW per m 2 obtindríem 240 W elèctrics.

Malgrat aquestes cèl·lules d’alt
rendiment, tenen encara avui un
elevadíssim cost les investigacions
realitzades en aquest camp.
Al marge de servir per a ampliar
coneixements relacionats amb la
conversió fotovoltaica, tindran
una gran repercussió en futures
aplicacions comercials per a electrificació
rural i urbana, amb el conseqüent abaratiment de costos.
Algunes de les patents ja han estat comprades per grans fabricants
fotovoltaics que avui ja estan comercialitzant amb tecnologia nascuda
gràcies a les primeres competicions de vehicles solars.
5.3.4 Els pneumàtics
Les pèrdues per rodament amb l’asfalt són, juntament amb les pèrdues
per fricció amb l’aire, les que fan perdre més energia. Actualment,
almenys quatre grans fabricants de pneumàtics tenen un programa
d’investigació centrat al voltant de la WSC i de la problemàtica associada
als vehicles solars. A partir d’aquestes investigacions sobre nous
dissenys i materials s’ha arribat a fabricar pneumàtics amb un coeficient
de rodament de només 0,007. Recordem que els pneumàtics
d’un cotxe habitual solen estar entre 0,01 i 0,03.
5.3.5 El motor sense transmissió
El concepte de motor acoblat directament a la roda va aparèixer el
1993, i l’any 1996 dotze vehicles ja funcionaven amb aquest sistema.
En aquest tipus de motor el rotor és solidari a l’eix de la roda, sense
ser necessària cap corretja ni cadena per a la transmissió del moviment,
fet que produeix un major
rendiment de la tracció elèctrica.
La marca japonesa Honda, aprofitant
els resultats obtinguts del
seu prototipus Dream, ja té disponible
una gamma de motors
de petita potència per tal de
muntar-los en la roda de petits
vehicles elèctrics.
Instal·lació fotovoltaica
a l’Ajuntament
de Barcelona.
Motor elèctric acoblat
a la roda.
28

El NED 26, vehicle
biplaça (Sunrace
2000).
29
5.4 El futur del vehicle solar
Quan el gener del 1983 Hans Tholstrup va finalitzar la primera travessa
del continent australià a bord d’un vehicle solar poc s’esperava que
durant els anys que havien de venir aquest camp sofrís una evolució
tan espectacular. Els vehicles solars estan en constant evolució i han
assolit un nivell de prestacions tan alt que deixen oberta qualsevol
especulació sobre les seves possibilitats futures.
Les curses, veritables impulsores de la tecnologia solar, han anat
adaptant-se a aquestes prestacions i guiant el futur desenvolupament
mitjançant les regulacions i recorreguts. Actualment existeix la tendència
de canalitzar les futures millores en aquest camp cap a l’assoliment
del vehicle elèctric de dues places i quatre rodes com a concepte de
vehicle més proper al convencional. El repte se centra a fer vehicles
solars que tinguin cada cop més similituds amb el vehicle convencional,
sense renunciar, però, a les brillants prestacions aconseguides
pels vehicles monoplaça.

6. la tecnologia dels
vehicles solars
Els vehicles electrosolars es troben encara en una fase de desenvolupament
molt inicial i, tot i que fa més de vint anys des del primer prototip,
encara són molt lluny d’assolir tot el seu potencial. Això es deu al fet que
ha estat necessari replantejar alguns conceptes tècnics que des de fa anys
es consideraven definitius i invariables per als vehicles convencionals.
Els reptes tecnològics que ha plantejat el disseny d’aquests vehicles
solars han obert nous camps d’investigació en l’àmbit de l’automoció que
van molt més enllà de la tecnologia que s’aplica a les cèl·lules solars.
Els fruits dels desenvolupaments i les experiències que estan tenint
lloc en el disseny dels cotxes solars tindran ben aviat aplicació en els
vehicles convencionals amb motor de combustió, i sobretot en aquells
que utilitzin noves formes de propulsió, com són els vehicles amb
cèl·lula de combustible, els vehicles híbrids (aquells que incorporen un
motor elèctric i un motor tèrmic), l’aprofitament de volants d’inèrcia i
els vehicles d’aire comprimit.
La tecnologia de les cèl·lules de combustible es basa en fer reaccionar
l’hidrogen emmagatzemat en un dipòsit amb l’oxigen de l’aire. Així
s’obté energia elèctrica i, en la majoria de casos, aigua com a únic
producte residual de la reacció.
Els motors híbrids, a més, es basen en la combinació d’un motor tèrmic,
habitualment de cilindrada menor a l’habitual, i un motor elèctric.
De vehicles híbrids se’n distingeixen bàsicament de dos tipus:
els híbrids sèrie i els híbrids paral·lel. En els primers es té la clàssica
configuració de vehicle elèctric pur en el qual s’hi ha afegit un petit
30

Les diferents disciplines
del Despertaferro.
31
motor tèrmic que, funcionant a
règim, s’utilitza bàsicament per a
generar energia elèctrica i carregar
les bateries. En els vehicles
híbrids paral·lel ambdós motors
poden impulsar el vehicle alternativament,
essent generalment
usada la tracció elèctrica en conducció
urbana i la tracció convencional
en recorreguts interurbans.
En aquest cas el motor tèrmic
té també la capacitat de
generar electricitat per a carregar
les bateries.
Els reptes que sorgeixen de l’estudi
dels vehicles solars, si bé tenen
el seu nucli principal en les formes
d’obtenció i molt especialment en
les noves formes de gestió de l’energia,
inclouen també nous con-
Aerodinàmica
ceptes d’aerodinàmica, de construcció
lleugera i de reducció de
les pèrdues energètiques en els
elements mecànics (es pot plantejar
fins i tot la substitució d’algun
d’ells com la transmissió).
Per tal de poder fer viables els cotxes
solars, cal buscar noves solucions
tècniques que redueixin el
consum, però que conservin i millorin
el nivell de seguretat i de confort.

Gestió energia
Motor elèctric
Pneumàtics
Cèl·lules solars
Construcció lleugera
32

El Despertaferro circulant
per Barcelona.
33
6.1 Objectius del disseny
El disseny de qualsevol vehicle s’inicia amb una etapa de concepte en
què, a partir de la definició de les característiques d’ús i de la finalitat
que es volen que tingui el vehicle, es defineixen quines són les especificacions
tècniques que haurà de solucionar el projecte.
Analitzant un per un els objectius
tècnics que es volen assolir (habitabilitat,
rigidesa de carrosseria, recorregut
i duresa de la suspensió, rendiment,
pesos, costos...) es poden
conèixer les diferents tecnologies i
recursos que seran necessaris i
estudiar les possibles incompatibilitats
entre objectius. Aquesta és l’etapa
que es coneix com la viabilitat
tècnica del projecte.
Aquesta etapa del disseny tenia una importància especial en la concepció
del Despertaferro, ja que hi havia la falta de referents i la singularitat
tant del tipus de vehicle com de les tecnologies que es volien emprar.
Actualment els cotxes solars no es construeixen amb un objectiu comercial
sinó amb un objectiu d’investigació que recau en el desenvolupament
de la pròpia tecnologia. Aquest objectiu es materialitza en forma de
prototip i es posa a prova en una de les competicions que se celebren
anualment, com la Sunrace 2000. Les curses busquen que els cotxes
participants tinguin emissió zero, és a dir, que no siguin contaminants.
Encara que en un principi van començar com a carreres de cotxes
solars, més endavant es van obrir noves modalitats, on la filosofia de
fons residia en fomentar la investigació de les noves tecnologies. Noves
categories com cotxes solars veterans, cotxes solars que funcionen amb
cèl·lules comercials, vehicles elèctrics ultra-lite, vehicles que funcionen
amb hidrogen (amb producció autònoma) i fins i tot vehicles híbrids.
Aquestes competicions acostumen a tenir forma de ral.li, d’entre 2.000 i
3.000 quilòmetres, i transcorren per carreteres obertes al trànsit. Les etapes
d’aquestes proves tenen al voltant de 300 quilòmetres de distància
i van alternant diferents tipus de condicions de conducció.

Tant s’ha de circular per una ciutat (on els cotxes solars tampoc s’escapen
dels embussos), com per una autopista o una carretera comarcal en
males condicions, revolts tancats i grans pendents de fins a un 7%.
Així s’aconsegueix que els vehicles
solars no perdin de vista els
aspectes de seguretat, manejabilitat
i fiabilitat dels vehicles convencionals
i que les seves prestacions
es puguin comparar amb els vehicles
amb motor de combustió en
igualtat de condicions.
Evidentment però, ha estat necessari penalitzar alguns dels objectius,
especialment els de la reducció de pesos que es plantegen per a aconseguir
la màxima eficiència.
En el cas del Despertaferro els aspectes que primer es van considerar
per a començar a dissenyar el vehicle i per a determinar-ne la viabilitat
van ser els següents:
Compliment de la normativa
Òbviament, calia complir les especificacions de la normativa de la
Sunrace 2000. Algunes de les limitacions van ser:
- Cèl·lules solars: superfície màxima de 8 m 2 i potència màxima de 1.200 W.
- Bateries: pes mínim de 64 Kg i capacitat màxima de 2.500 VAh.
- Dimensions màximes: 6 m x 2 m.
- Altura mínima: 1 m.
El requisit de l’alçària mínima no té cap base científica, ja que només
limita el rendiment aerodinàmic del cotxe. L’organització la va introduir
per potenciar l’ergonomia. Així mateix calia complir altres indicacions
sobre seguretat en cas d’accident: senyalització, visibilitat i estabilitat.
Integració de les cèl·lules solars
Calia que la geometria del vehicle permetés col·locar les cèl·lules sobre
una superfície ben plana i sense ombres. Per millorar el rendiment, les
zones en què se separen les cèl·lules haurien de ser homogènies, és a
dir, amb condicions semblants de radiació solar.
34

35
Rendiment aerodinàmic
Es volia aconseguir un coeficient Cx inferior a 0,2 i amb una àrea frontal
inferior a 1,5 m 2 .
Rendiment mecànic (frecs)
En el disseny de cada component calia buscar la màxima eficiència i
aquells sistemes més senzills de suspensió i direcció:
- Reducció de frecs entre peces.
- Transmissió eficient.
- Mínim frec dels pneumàtics.
Màxima eficiència dels components
Així mateix la distribució dels diferents components del vehicle tenia
efectes sobre el seu rendiment:
- Refrigeració de l’electrònica.
- Reducció de cablejats.
- Proximitat motor-roda.
Condicionants de seguretat
La seguretat s’havia de considerar en la prevenció dels accidents:
- Visibilitat del conductor.
- Sistema de direcció i frenada fiables.
- Aïllament de bateries i del cablejat.
- Sistemes de comunicació.
I en els aspectes relacionats amb els possibles incidents:
- Estructura rígida i absorbent d’energia.
- Accés i evacuació ràpida del pilot.
- Sistemes de desconnexió elèctrica d’emergència des de l’interior i l’exterior.
Reducció de pes
Minimitzar el pes del cotxe representa disminuir la necessitat d’energia
i augmentar-ne la maniobrabilitat. Aquest és un aspecte realment decisiu
que s’ha de tenir sempre present.
Reducció de costos
Aquest últim objectiu és, en la majoria de casos, contradictori amb els
anteriors objectius pel que fa a disseny, però no és l’única incompatibilitat
que hi ha. Per una banda, els sistemes de seguretat afegeixen
pes i compliquen els cablejats elèctrics. Per l’altra, si parlem de l’aerodinàmica,
el fet que les cèl·lules puguin estar sobre una superfície
plana fa més difícil que el pilot tingui una bona visibilitat.

En aquests casos es van haver d’acceptar certs peatges sobre el rendiment
d’alguna part del vehicle per millorar el rendiment d’altres components
i poder complir amb les necessitats de seguretat del cotxe.
6.2 Característiques dels vehicles solars
Una vegada s’han determinat els objectius, és l’hora de definir el vehicle.
Tot i que els vehicles solars són molt diferents entre ells, hi ha una sèrie
de característiques que són comunes en la majoria de dissenys i que
representen les tendències que porten a la màxima eficiència.
Obtenir el perfil més aerodinàmic i estable suposa aprofitar al màxim la
superfície de què es disposa. Així la majoria de cotxes tenen l’amplada
de 2 m i la longitud total de 6 m com el Despertaferro.
Normalment, el morro té la forma més aerodinàmica i permet una millor
penetració a altes velocitats; i la zona posterior és plana i permet l’exposició
de les cèl·lules.
Com podem veure per la cúpula, el pilot se situava en una posició central
avançada que entrava lleugerament a la zona coberta per les
cèl·lules solars.
Una altra característica derivada de la millora del coeficient aerodinàmic
és la poca alçada dels vehicles, que no acostumen a superar el metre.
Per tal de minimitzar els fregaments amb el terra, molts vehicles han
optat per una configuració de tres rodes. El Despertaferro en té dues
al davant, que són les rodes directrius, i una al darrera que té la funció
motriu. Per a augmentar l’estabilitat s’aprofita tot l’ample del vehicle, i
les rodes se situen gairebé als costats, maximitzant l’ample de les vies.
36
Layout elèctric del
Despertaferro.

37
6.3 El funcionament elèctric del despertaferro
Per a poder entendre el funcionament elèctric del vehicle electrosolar
es descriuen els elements elèctrics fonamentals de què es constitueix
i quin és el seu paper dins del sistema elèctric.
Les cèl·lules solars, que les podem trobar en la carcassa superior del
vehicle, són les encarregades de transformar l’energia provinent del sol
en energia elèctrica. Per tant, podem dir que les cèl·lules solars funcionen
com a generadors d’energia. El total de cèl·lules solars s’ha distribuït
en quatre camps que funcionen de manera independent per tal
d’augmentar-ne el rendiment.
Aquesta energia, que com veurem més tard s’utilitzarà per a moure el
vehicle, s’ha d’emmagatzemar per poder consumir-la quan sigui
necessària. Per tant, és l’hora de parlar de les bateries, que assumeixen
el paper de dipòsit d’energia. Estan situades als dos costats del
compartiment del conductor. En aquest moment ja tenim una energia
solar que s’ha transformat en energia elèctrica mitjançant les cèl·lules
solars, i que l’hem emmagatzemat dins de les bateries.
El motor elèctric serà l’encarregat de transformar l’energia elèctrica en
moviment; és a dir, serà el consumidor de l’energia que teníem dins de
les bateries, per tant, de l’energia solar.
Aquest és fonamentalment el principi de funcionament del vehicle
solar. Anem a veure una mica amb més profunditat algunes de les
seves peculiaritats:
Tal com s’ha dit, el motor convertirà l’energia elèctrica en moviment de
gir d’un eix mecànic, que serà l’encarregat de moure la roda del darrera,
mitjançant un sistema de transmissió per cadena, similar al d’una
motocicleta. Però el motor, no només pot actuar com a consumidor
d’energia quan està estirant el vehicle, sinó que també es pot fer funcionar
com a generador. Això significa que, si s’inverteix el sentit del
gir del motor, aquest frenarà de manera suau el vehicle, però amb l’avantatge
que ho farà transformant l’energia cinètica de la velocitat en
energia elèctrica. Si aquesta energia és emmagatzemada per les bateries,
el Despertaferro està carregant les bateries amb l’energia que
s’hauria perdut als discs de frens si haguéssim utilitzat el fre estàndard
del vehicle. Aquest tipus de fre, que aprofita la velocitat per generar
electricitat, s’anomena fre regeneratiu.

Per tant, és molt important poder emmagatzemar l’energia, ja que ni l’energia
generada per les cèl·lules solars ni l’energia consumida pel motor és constant
en el temps. L’energia generada per les cèl·lules serà variable perquè la intensitat
de radiació solar incident també serà variable al llarg del recorregut. El
consum del motor també canviarà segons el pendent, la velocitat, el vent i la
temperatura. Així doncs, les bateries ens asseguren un mínim d’energia disponible
per als casos on les cèl·lules solars generen insuficient energia per a
moure el Despertaferro, i alhora ens permeten utilitzar el fre regeneratiu.
6.3.1 Balanç energètic
Quan es parla de balanç energètic en un vehicle hom es refereix al percentatge
d’energia continguda en un combustible que es transforma
en moviment o en energia útil. En el cas dels vehicles solars, si el seu
únic combustible és la radiació solar incident, es poden definir els
següents balanços:
6.3.1.1 Balanç energètic del Despertaferro
Per a conèixer el balanç energètic ens caldrà saber els rendiments de
tots els elements intermedis entre la captació de l’energia i el moviment
del cotxe. Una vegada coneguts, podem representar el balanç
energètic del Despertaferro de la
forma que es mostra en el gràfic.
Com podem observar, la principal
pèrdua d’energia dels cotxes
solars és la que es produeix en la
captació de l’energia. En el cas
del Despertaferro, estem parlant
d’unes pèrdues superiors al 80%
de l’energia emesa pel Sol.
6.3.1.2 Balanç energètic dels vehicles solars més eficients
El balanç energètic d’un dels vehicles solars més eficients no és pas gaire
diferent al del Despertaferro. La principal pèrdua d’energia en tots els casos
es produeix en l’energia que les
cèl·lules solars no són capaces de
transformar, en un factor d’importància
superior al 75 % per la majoria
de cotxes solars actuals.
Cal dir també que, del 20% d’energia
transformada en moviment
Balanç energètic del
Despertaferro.
Balanç energètic
d’Honda Dream.
38

Cèl·lula convencional
de silici monocristal·lí.
39
útil a la roda, i considerant que el vehicle avança a velocitat constant
d’uns 75 km/h per un terreny pla, aproximadament un 35% s’inverteix
a vèncer el fregament de les rodes amb el terra i el 65% restant s’inverteix
a superar el frec aerodinàmic.
Això provoca que les diferències que poden fer que un equip guanyi una
cursa es troben en les millores aconseguides mitjançant moltes hores
d’investigació i desorbitades xifres de diners, que fan augmentar el rendiment
de les cèl·lules, que un cotxe es mogui amb un motor de rendiment
un 1% millor que l’altre, o que les pèrdues produïdes per fregament
en el moviment del cotxe siguin un 5% inferiors a les de l’altre equip.
La conclusió és que fins al moment el principal inconvenient per a la
construcció dels cotxes solars és la gran superfície de cèl·lules solars
que es necessiten per a captar l’energia suficient per a circular.
Actualment només és possible transformar en energia útil una proporció
que és de l’ordre del 20% de l’energia total rebuda del sol. Això fa
que siguin necessaris uns 8 m 2 per a fer funcionar un vehicle lleuger i
supereficient. I que sigui impensable encara alimentar amb energia
solar el model del vehicle convencional com avui el coneixem.
6.3.2 Les cèl·lules solars
La conversió fotovoltaica es basa
en l’efecte fotoelèctric; és a dir,
en la transformació directa de l’energia
provinent del sol en energia
elèctrica. Per a realitzar
aquesta conversió són necessaris
uns dispositius anomenats
cèl·lules solars, els quals estan
basats en les propietats dels
materials semiconductors. Els
semiconductors són materials
que poden ser dopats o contaminats
amb impureses per tal de
variar les seves propietats elèctriques,
amb la qual cosa s’obté
una capa negativa o de “tipus n”
(amb excés de càrrega negativa),
i una capa positiva o de “tipus p”
(amb excés de càrrega positiva).

La unió d’aquestes dues capes (unió p-n), proveïda dels contactes
elèctrics adequats i que fa possible l’aparició de corrent elèctric quan
hi ha una que és il·luminada (la capa “tipus n”), forma una cèl·lula
solar. Efectivament, quan la cèl·lula és exposada a la radiació solar,
formada per fotons, alguns d’aquests fotons, els que tenen l’energia
suficient, són absorbits pel material semiconductor i alliberen electrons
dels àtoms que formen el cristall. Cada electró alliberat deixa
darrere seu un forat o buit, també entès com una càrrega positiva. En
la cèl·lula solar, la unió p-n indueix un camp elèctric permanent que
atrau els electrons cap al costat n, i els buits cap al costat p. Aquesta
separació de càrregues indueix alhora un voltatge entre els dos
extrems de la cèl·lula, de manera que quan les dues cares de la
cèl·lula s’uneixen per un circuit conductor exterior es permet la circulació
de corrent i es genera energia elèctrica.
Una cèl·lula solar (o conjunt de cèl·lules solars connectades en sèrie)
pot ser operada en qualsevol punt de la seva corba característica V-I,
la qual depèn bàsicament de dos
paràmetres: la intensitat de radiació
incident (W/m2) i la temperatura
de la cèl·lula. De tots els
punts de la corba, però, n’hi ha
un que té una potència màxima
(producte V x I). Aquest és el punt
de màxima potència i queda definit
per les coordenades Imp
(intensitat de màxima potència) i
Vmp (tensió de màxima potència),
com s’indica en la gràfica.
Les cèl·lules emprades en el Despertaferro són cèl·lules de silici monocristal·lí
convencional, que tenen el rendiment més elevat disponible en
el mercat. Les característiques que tenen són les següents:
Cèlul·les Isofotón Si monocristal·lí
Dimensions: 95 x 31 mm
V circuit obert: 600 mV
V mp: 503 mV
I curt-circuit: 980 mA
I mp: 900 mA
Eficiència: 15 %
Punt de màxima
potència.
40

Muntatge de les
cèl·lules. S’observa la
diferent curvatura de
la carcassa superior
on van muntades.
41
La mida d’aquestes cèl·lules és d’aproximadament una tercera part de
la mida de la cèl·lula original. El fet de reduir-ne les dimensions respon
al fet d’adaptar-les a la curvatura de la carrosseria. S’ha comprovat
que una cèl·lula sencera no era capaç de salvar la màxima curvatura
existent en el sentit transversal, concretament en la zona dels laterals
de la cabina del conductor. Per aquest motiu s’ha optat per treballar
amb fraccions de cèl·lula, per reduir-ne un dels costats de la cèl·lula
originalment pseudoquadrada a una tercera part. Les característiques
elèctriques per a la nova cèl·lula es troben en el manteniment dels
valors de tensió i en la divisió dels valors d’intensitat per tres, atès que
la tensió entre els extrems de la cèl·lula no depèn de la superfície, i en
canvi el corrent fotogenerat n’és directament proporcional.
Cal destacar que la cèl·lula emprada és totalment rectangular, amb les
cantonades en angle recte, fet que permet tenir una millor compacitat
de mòdul i minimitzar la superfície morta o inútil.
Tenint en compte que l’eficiència de la cèl·lula és del 15%, s’ha vist la
necessitat de recórrer al màxim de superfície permesa per la cursa,
fixat en 8 m 2 . Això és així perquè si disposem d’una superfície fotovoltaica
de 8 m 2 amb un rendiment del 15%, la potència que n’obtenim
sota condicions estàndards de radiació (1.000 W/m 2 ) i temperatura
(25ºC) és precisament el límit permès per l’organització, 1.200 Wp.
Si s’instal·len cèl·lules de major rendiment, assolint la mateixa potència
permesa de 1.200 W, es pot reduir la superfície total de les cèl·lules, de
manera que tenim un cotxe de dimensions i pes més reduïts. En aquest
sentit, val a dir que el límit de potència de 1.200 Wp introduït en la
Sunrace es fa per limitar d’alguna manera la velocitat dels vehicles participants,
atès que la majoria de vehicles circulen gran part del temps a
velocitats pròximes a la màxima permesa en les carreteres australianes
(110 km/h) i en trànsit obert. Altres curses com la WSC en limiten només
la superfície de cèl·lules i no la seva potència.
Zona amb molta curvatura, camps 3 i 2
Zona amb poca curvatura, camps 4 i 1

6.3.2.1 Camps fotovoltaics
El següent pas ha estat la distribució de les cèl·lules sobre la superfície
habilitada a aquest efecte, i la divisió del conjunt en camps o conjunts
de cèl·lules més semblants, que treballaran de manera independent.
Aquesta divisió en camps fotovoltaics és necessària perquè la geometria
de la carcassa superior fa que una cèl·lula pugui rebre en un
moment determinat una irradiació molt diferent en funció de la seva
localització. Com que és molt difícil l’optimització del conjunt global,
se separa en grups més homogenis i s’optimitza per separat. La definició
dels camps ve determinada pel fet d’intentar agrupar cèl·lules
que tenen una orientació comuna o bé que en cada moment treballaran
totes sota les mateixes condicions d’irradiació.
Amb aquest criteri s’ha dividit la superfície total fotovoltaica en quatre
camps. Els camps 2 i 3 són els que tenen més inclinació, cada un amb
un sentit, i l’1 i el 4 són més plans i, en principi, amb unes condicions
de treball més semblants. Cada un d’ells està format per 616 cèl·lules
connectades en sèrie. Tots quatre estan en configuració paral·lela respecte
del motor i les bateries, i cadascun d’ells està regit per un regulador,
el qual n’optimitza la seva producció en funció de la intensitat de
radiació incident, de manera independent a les condicions que s’estiguin
donant en els altres tres camps.
Configuració dels camps fotovoltaics:
- Número de cèl·lules per camp: 616
- Camps 1 i 4 formats per 22 ristres de 28 cèl·lules
- Camps 2 i 3 formats per 10 ristres de 28 cèl·lules i 16 ristres de 21 cèl·lules
S’anomena ristra a una cadena de
cèl·lules connectades en sèrie. La connexió
es realitza mitjançant dues cintes
de coure platejat que posen en contacte
la superfície frontal d’una cèl·lula
(pol negatiu) amb la superfície posterior
(pol positiu) de l’adjacent. Aquest
contacte mitjançant dues cintes és
redundant, si bé és d’utilitat ja que
assegura la conducció elèctrica fins i
tot en el cas que una cèl·lula es trenqui
i quedi partida en dues meitats.
Exemple de ristra de
cèl·lules solars en
sèrie.
42

43
Aquest tipus de connexió requereix d’una separació entre cèl·lules
adjacents d’uns dos mm, l’espai per a passar-hi les connexions i permetre
alhora una certa expansió tèrmica.
En tota la superfície hi ha dos tipus de ristres, les de 21 cèl·lules i les
de 28. Les de 21 cèl·lules es reparteixen entre els camps 2 i 3, i corresponen
a les superfícies laterals més estretes situades a banda i banda
de la cabina del conductor. Un camp està format per la connexió en
sèrie de totes les ristres que el formen, per tant, un camp és un conjunt
de cèl·lules connectades totes elles en sèrie.
La definició dels camps s’ha realitzat seguint també criteris elèctrics.
Atès que la configuració escollida per als reguladors és d’step-down,
cal que cada camp entregui la potència generada a una tensió superior
a la tensió de càrrega de les bateries (230 V), més un marge d’uns 10 V
per permetre la petita caiguda de tensió en el regulador. D’aquesta
manera, s’ha trobat que en condicions estàndards d’irradiació (1.000
W/m2) i temperatura (25ºC), la tensió quan el camp treballa en el seu
punt de màxima potència és de 310 V, i que en les condicions de treball
més desfavorables previstes, i estimades en una temperatura de cèl·lula
de 60ºC, la tensió del camp que treballa en el nou punt de màxima
potència és de 258,5 V. Queda doncs garantit, inclòs en el cas previst
més desfavorable, la condició fixada per al mínim de tensió exigible.
6.3.2.2 Díodes de protecció
Per una banda, el fet de disposar d’un nombre elevat de cèl·lules connectades
en sèrie permet treballar a una tensió elevada i reduir-ne la
intensitat. D’aquesta manera es minimitzen les pèrdues per efecte
Joule. Per altra banda, això requereix que totes les cèl·lules de la cadena
siguin el màxim d’iguals possible, ja que en estar totes connectades
en sèrie el rendiment de tot el conjunt queda condicionat pel rendiment
de la més desfavorable.
En aquesta situació, la cèl·lula defectuosa pot arribar a polaritzar-se
inversament i aleshores es veu obligada a dissipar la potència generada
per les altres cèl·lules de la sèrie. És a dir, la defectuosa es comporta
com una càrrega per a les altres. Si aquesta situació s’allarga en
el temps, la cèl·lula pot arribar a escalfar-se per sobre la seva temperatura
límit (85ºC), fet que pot arribar a malmetre definitivament la
cèl·lula i a obrir la sèrie. Per a impedir-ho, s’acostuma a situar en antiparal·lel
amb cada ristra un díode, de tal manera que quan aquestes es

polaritzen inversament el díode ho fa positivament. Això proporciona
un camí fàcil de pas per al corrent degut a les altres cèl·lules del generador,
i limita la màxima potència a dissipar per una cèl·lula a la generada
únicament per les que composen el seu grup.
Habitualment, en un mòdul convencional de 36 cèl·lules se situa un
díode de pas per cada 18 cèl·lules, però atès que en el nostre cas es
disposa de ristres de 21 i de 28 cèl·lules, s’ha col·locat un díode de pas
per cada ristra. D’aquesta manera s’evita la possibilitat que el rendiment
del camp caigui notablement a causa una cèl·lula defectuosa.
Els díodes de pas emprats en cada una de les 96 ristres del vehicle són
Schottky de 3 A i 40 V de tensió de ruptura, valors suficients ja que el
corrent màxim circulant per un camp és d’1 A i la tensió d’una ristra de
28 en curtcircuit no serà en cap cas superior als 17 V. Aquests díodes
tenen una caiguda de tensió en conducció molt baixa que en minimitza
les pèrdues en cas de conducció.
6.3.2.3 Encapsulat de les cèl·lules
L’encapsulat o recobriment escollit per a protegir les cèl·lules ha estat
lleuger i força simple en la seva realització. Després d’estudiar i valorar
les dificultats de l’opció d’un encapsulat més rígid a base de dues capes
de recobriment de polivinil (Tedlar), opaca la de darrera i transparent la
de davant, es va optar per realitzar un encapsulat consistent en una simple
capa de vernís de poliuretà transparent, aplicat directament sobre la
superfície de les cèl·lules amb un gruix d’unes desenes de micres.
Per una banda, aquesta capa ha de
protegir les cèl·lules contra els
efectes externs com l’aigua, però el
seu poc gruix les deixa força desprotegides
contra possibles impactes
fortuïts que podrien arribar a
trencar-ne alguna. Per altra banda,
el seu gran avantatge radica en el
Exemple de ristra de
cèl·lules solars en
sèrie.
Incorporació d’una
petita capa de vernís
de poliuretà transparent
per protegir les
cèl·lules.
44

Resultat final obtingut
en el Despertaferro.
45
fet que el seu poc gruix permet una molt bona refrigeració de la cèl·lula,
cosa que millora el seu rendiment. És conegut l’efecte negatiu sobre el
rendiment de la cèl·lula, que sofreix l’augment de temperatura.
Concretament s’estima que per cada 10ºC d’augment de la temperatura
de la cèl·lula, el seu rendiment disminueix en un 0,6%. Un altre avantatge
de l’opció de recobriment de capa fina és que en cas de trencament d’alguna
cèl·lula, la capa prima de vernís ens permet la substitució només de
la cèl·lula malmesa. Abans d’aplicar-se el vernís, cada una de les cèl·lules
ha estat enganxada i fixada directament a la superfície del vehicle.
Aquest vernís de poliuretà és el mateix que es fa servir en el món de l’automoció
per a recobrir la pintura del xassís dels vehicles, que dóna a la superfície
una certa brillantor i també una protecció contra rallades de la pintura.
6.3.2.3 Reguladors MPPT
Els reguladors amb funció de cercador del punt de màxima potència
converteixen la tensió de treball del camp fotovoltaic a la tensió de
càrrega de les bateries, i a més busca en cada moment quina és la tensió
de treball del camp en la qual s’aprofita la màxima potència del sol
(funció també anomenada Maximum Power Point Tracker). Aquesta
conversió de tensió és descendent, és a dir, la tensió de càrrega de les
bateries sempre és inferior a la tensió de treball del camp. Aquesta
configuració es va triar perquè en cas d’avaria del regulador sempre hi
ha l’alternativa de connectar directament el camp a les bateries, de
manera que malgrat que aquest no treballi en condicions òptimes de
funcionament, pot anar carregant en certa mesura. Aquesta alternativa
no sempre és possible en el cas de convertidors elevadors de tensió,
ja que sempre que la tensió de càrrega de la bateria és superior a la
tensió de circuit obert del camp no es pot establir cap flux de les
cèl·lules cap a les bateries.

Hi ha un regulador per cada un dels quatre camps, i tots quatre són
iguals ja que també ho són els camps. La tensió d’entrada del regulador
pot variar dins el rang comprés entre 230 i 370, si bé el rang dins del qual
s’estableix el seguiment del punt de màxima potència és el comprès
entre 230 i 315 V. Aquest rang té en compte tots els valors de funcionament
del camp per a totes les condicions d’intensitat de radiació previstes.
La tensió de sortida pot variar en el rang de valors compresos entre
220 V (tensió de flotació de les bateries) i 230 V (tensió de càrrega).
Aquest regulador no incorpora la funció de desconnexió per sobrecàrrega
de bateries, ni en fa el seguiment de càrrega. Això és així perquè
aquesta funció pot arribar a complicar en gran part el disseny del regulador,
essent a més poc necessària ja que una sobrecàrrega de bateries
és altament improbable quan es tracta d’alimentar un vehicle solar
durant una cursa. Sí incorpora, però, una funció que detecta quan el
vehicle s’ha aturat sota el sol (per augment de tensió de bateries), essent
programable un temps a partir del qual la tensió de bateries baixa en
esglaó de 230 a 220 (tensió de flotació) per evitar-ne la sobrecàrrega.
Igualment un polsador permet avançar la càrrega a fons de les bateries
encara que el vehicle estigui aturat, passant la tensió de bateries de 220
a 230 V. Una sortida per LED en cada regulador permeten visualitzar el
funcionament de cada camp des de la posició del conductor.
6.3.2.4 Cèl·lules dels altres vehicles
Les diferències que podem trobar entre el Despertaferro i els altres
vehicles electrosolars existents, pel que fa a cèl·lules solars i reguladors,
són principalment de qualitat, i per tant d’eficiència. Això significa
que pràcticament tots els vehicles utilitzen avui cèl·lules de silici
monocristal·lí, però amb uns rendiments que van fins al 24%. El cost
d’un generador fotovoltaic de 8 m2 de cèl·lules d’alt rendiment es pot
suposar igual al cost total de fabricació del Despertaferro.
El vehicle electrosolar
Spirit of Canberra.
46

47
El tipus de cèl·lules solars fotovoltaiques més extensament usade són, sens
dubte, les de silici (Si). Només un altre tipus de cèl·lules, les de gal·li - arsènic
(GaAs) va ser emprat en passades edicions de les curses solars (WSC
de 1987 i 1990). Les cèl·lules de GaAs, aleshores, gaudien d’una eficiència
una mica superior a les de Si, i a més presentaven l’avantatge d’un menor
efecte de la temperatura sobre el rendiment de la cèl·lula. Des de 1987, però,
la tecnologia del Si ha avançat molt i avui es pot dir que les cèl·lules de Si
són les que tenen un major rendiment, havent-se reduït també els efectes
negatius de la temperatura sobre el seu rendiment.
Les cèl·lules de Si existeixen en tres variants constructives: les monocristal·lines,
les pol·licristalines i les de Si amorf. Actualment, les cèl·lules de Si monocristal·lí
són les més usades ja que de les tres variants són les que tenen un major rendiment.
De fet, l’avenç produït en els darrers anys en matèria de cèl·lules monocristal·lines
està molt relacionat amb l’aparició de les competicions de vehicles
solars, essent aquestes un magnífic camp de proves per a les noves cèl·lules.
Així, els millors vehicles solars del moment usen l’última generació de cèl·lules
monocristal·lines d’alt rendiment com són les anomenades PERL (Passivated
Emitter and Rear Locally-diffused, rendiment de fins a 24,5%) o les BCSC
(Buried Contact Solar Cell, rendiment de fins a 20%), creades especialment per
la WSC en la UNSW (University New South Walles, Sydney).
6.3.2.5 Cèl·lules monocristal·lines
La cèl·lula BCSC (Buried Contact Solar Cell o cèl·lula solar de contactes enterrats),
com alternativa a la cèl·lula convencional, té una estructura que permet
assolir rendiments superiors al 20%. Aquest avantatge sobre la cèl·lula
monocristal·lina convencional es pot explicar a través dels punts següents:
• Els contactes metàl·lics de la part superior poden arribar a ser fins a
deu vegades més prims que el gruix d’un cabell humà, amb gran part
del contacte enterrat sota la superfície lliure de la cèl·lula. Això redueix
les pèrdues per ombres provocades pels contactes sobre la superfície
útil de la cèl·lula.
• Atès que els contactes metàl·lics, la funció dels quals és la de
recol·lectar els electrons alliberats per l’efecte fotoelèctric, són molt
més prims, poden estar molt més junts, fet que redueix la resistència
interna de la cèl·lula i en millora el rendiment.
• Per a permetre un bon contacte entre el silici i el metall, en la cèl·lula
convencional és necessari dopar fortament la superfície superior de la

cèl·lula amb impureses (assenyalades amb n++ en la figura 2.3.6.1 (a)). En
una cèl·lula normal això produeix una capa morta al llarg de tota la superfície
que absorbeix la llum blava i en redueix la seva eficiència. En la BCSC
aquest problema es minimitza perquè només les incisions estan fortament
dopades, essent la resta de la superfície lliure d’impureses.
• Els contactes en la BCSC estan realitzats amb coure en lloc de plata,
fet que redueix els costos en material.
La nova generació de cèl·lules, les PERL, va ser el primer dispositiu
fotovoltaic de silici en demostrar eficiències de més del 23% (any
1990). Des d’aleshores, les millores introduïdes en el procés de fabricació
ha permès arribar a l’actual rendiment del 24,4%.
La cèl·lula PERL incorpora millores de disseny que totes elles sumades
expliquen aquest avantatge sobre les altres:
• La cèl·lula està feta amb un cristall de silici molt pur, ja que els defectes
o impureses poden afectar el seu rendiment.
• La superfície superior té una textura en forma de piràmides invertides,
fet que redueix la reflexió de la radiació incident. A més, una doble capa
de recobriment antireflectant s’aplica sobre
la superfície frontal per tal de millorar-ne l’efecte.
Per minimitzar l’ombra en la superfície
superior, els contactes són més prims que
un cabell humà. Això permet tenir els contactes
més junts i reduir la resistència interna
de la cèl·lula.
❙!Cèl·lula monocristal·lina
BCSC.
❙❙!Cèl·lula monocistal·linaconvencional.
Secció esquemàtica
de la cèl·lula monocristal·lina
PERL.
48

Conjunt de bateries
d’un vehicle solar.
49
• Sobra les superfícies superior i inferior de la capa de silici s’hi aplica
una capa molt prima d’òxid de silici. Les superfícies es comporten com
defectes en els cristalls i poden reduir-ne el rendiment. La inclusió d’aquesta
capa d’òxid redueix aquest efecte negatiu i, per tant, en millora
el rendiment. Aquesta tècnica es coneix amb el nom de passivation
(d’aquí el nom de passivated emitter).
• Per millorar el contacte elèctric entre el silici i el metall i minimitzar la
resistència sèrie de la cèl·lula, unes petites àrees properes a cada un
dels forats estan fortament dopades (d’aquí el nom de locally diffused).
6.3.2.6 Cèl·lules policristal·lines i de silici amorf
Ambdós tipus de cèl·lules han estat molt menys emprades en vehicles
solars que les monocristal·lines, i es pot dir que actualment han estat
quasi totalment apartades per aquestes últimes. Les cèl·lules policristal·lines
tenen un rendiment de com a màxim el 12 o 13%, i fa uns
quants anys no era estrany trobar vehicles amb aquestes cèl·lules que,
per altra banda, són força més econòmiques que les monocristal·lines.
Només un participant en els cinc anys d’història de la WSC ha estat
capaç d’acabar la cursa usant cèl·lules de Si amorf. Aquest tipus de
cèl·lules té rendiments inferiors al 12%, amb l’agreujant que aquest
rendiment disminueix amb el temps a causa de la degradació progressiva
de la cèl·lula d’estructura amorfa. Aquest últim tipus de cèl·lules,
si bé són força més econòmiques que les monocristal·lines, no són una
bona opció per a un vehicle solar.
6.3.3 Les bateries
Malgrat que les bateries no són estrictament necessàries per al funcionament
del vehicle solar, la possibilitat d’emmagatzemar energia en condicions
favorables per a la seva posterior utilització en condicions no tan
favorables fa que les prestacions del vehicle millorin notablement.
Les bateries permeten una aportació addicional d’energia en situacions
en què aquesta es fa necessària, com per exemple a l’hora de
superar un pendent, de fer un
avançament o bé quan momentàniament
el sol deixa de lluir sobre
el vehicle. Tanmateix, cal diferenciar
aquesta acumulació d’energia
respecte de la que té un vehicle
purament elèctric. En un vehi-

cle solar, la major part de l’energia prové directament de les cèl·lules,
per la qual cosa les bateries esdevenen elements que permeten una
certa flexibilitat en el seu funcionament. En un vehicle elèctric, les
bateries són l’única font d’energia i, per tant, la capacitat d’acumulació
ha de ser molt superior.
Amb les bateries s’introdueix també el concepte de tàctica durant una
cursa; amb això volem dir la correcta gestió de l’energia per tal d’efectuar
el recorregut de cada etapa amb el menor temps possible i
amb una despesa energètica assequible per al vehicle. Cal decidir,
doncs, en cada situació quina ha de ser la velocitat del vehicle -el consum-
en funció de l’energia generada per les cèl·lules i de l’energia
disponible a les bateries. Sense bateries, l’única tàctica possible és
circular en cada moment, i com a màxim, a la velocitat que permeti la
radiació solar incident.
L’elecció de les bateries del Despertaferro estava supeditada, en primer
lloc, a les regulacions de la Sunrace 2000. Segons aquesta normativa,
les bateries han de ser estanques, recarregables i en conjunt
no superar els 2.500 VAh (producte de la tensió total en V per la capacitat
total en Ah a les 20 h). Si bé és possible triar entre qualsevol tecnologia,
es defineix un pes total per al conjunt del sistema d’acumulació
que en tots els casos és de 62,5 kg i de 64 kg en el cas de les bateries
de Pb/àcid. Aquest pes total s’assoleix mitjançant un llast (pes
afegit) en el cas que sigui necessari. D’aquesta manera, les possibilitats
es resumeixen a la taula següent:
TIPUS Densitat (Wh/kg) Pes màx. Bats. (kg) Llast (kg) Taula de les diferents
alternatives per a les
Pb/àcid
Ag/Zn
40
125
64
20
0
42.5
bateries segons la
normativa de la cursa
Sunrace 2000.
Li/Ió 125 20 42.5
Ni/Zn 66.7 37.5 25
Ni/MH 70 35.5 27
Ni/Cd 50 50 12.5
La normativa referent a les bateries ha anat evolucionant a mesura que
les edicions de les diferents curses es succeïen. En els inicis no existia
limitació d’energia ni de pes, i les capacitats dels sistemes d’acumulació
dels vehicles anaven de 2 a 11 kWh. En la WSC del 1990 s’introduí el
límit de 5 kWh, i en l’edició de 1996 aquest límit es traduí a un límit de
pes, atès que és més fàcil determinar el pes d’un conjunt de bateries que
la seva capacitat. Així, per cada tecnologia d’acumuladors existia un pes
50

Bateries de Pb/àcid,
que estan disponibles
en moltes capacitats.
51
màxim permès, tenint avantatge aquells vehicles que usaven bateries de
més densitat d’energia (més Wh per cada kg d’acumulador), com per
exemple aquells que empraven bateries de Ag/Zn.
En la Sunrace, la normativa sobre bateries difereix de la de la WSC en
què el límit màxim d’energia permesa és de 2.500 Wh i també en què
s’elimina l’avantatge de disposar de bateries amb major densitat d’energia
perquè, sigui quina sigui la tecnologia d’acumuladors emprada,
existeix un únic pes límit al qual s’hi arribarà, si cal, tot afegint un llast
al vehicle. El motiu de la primera limitació, a l’igual que en el límit establert
sobre la potència màxima de cèl·lules, és el de reduir o mantenir
la velocitat dels vehicles participants dins els límits permesos, mentre
que el motiu per a la segona norma rau en el fet de voler equiparar les
prestacions de tots els vehicles amb independència del pressupost
disponible per a adquirir les bateries, tot fomentant la diferenciació
entre els vehicles en les millores introduïdes en altres camps com ara
l’aerodinàmica, el rendiment elèctric, etc.
Només es permet la càrrega de les bateries mitjançant les cèl·lules del
vehicle, i aquesta es pot fer des del matí fins al capvespre. És motiu de
desqualificació la recàrrega mitjançant altres fonts, i el seu reemplaçament
durant la cursa, en cas de ser necessari, és durament penalitzat.
Un altre condicionant fou la tensió d’alimentació del regulador del
motor, la qual no pot ser mai inferior a 150 Vcc. Per sota d’aquest valor,
el correcte funcionament del motor no queda garantit. Altres aspectes
considerats són la vida útil de les bateries, la seva ubicació per a una
correcta ventilació i també el seu cost.
Amb totes aquestes consideracions, el sistema finalment emprat va
ser el següent:
• 16 bateries YUASA NP12/12 de
Pb/àcid estanques, sense manteniment
de 12 V i 12 Ah (capacitat
a les 20 h).
• Layout: 16 bateries connectades
en sèrie.
• Tensió nominal conjunt: 192 V.
• Energia total: 2304 Wh (192 V x
12 Ah).
• Pes total: 64 kg.

Les bateries de plom/àcid, malgrat ser les que tenen una pitjor densitat
energètica, tenen un comportament prou robust pel que fa a nombre
de cicles de càrrega/descàrrega, així com d’eventuals sobrecàrregues
o descàrregues excessives. El seu estat de càrrega és fàcilment
estimable mitjançant una simple mesura de tensió entre terminals, i per
a aplicacions de tracció són les més esteses encara que el seu rendiment
és més baix que el d’altres tipus. Les bateries de plom/àcid són
econòmicament les més assequibles.
Les bateries estan repartides i situades a banda i banda del conductor,
en uns calaixos especialment dissenyats per allotjar-les. La seva refrigeració
queda assegurada pel corrent d’aire que, en avançar el vehicle,
entra pels faldons de les rodes davanteres.
Any Núm. cotxes Pb/àcid Ag/Zn Ni/Cd Ni/Zn Li/Ió NiMH Taula resum dels diferents
tipus de bate-
1987 22
Top 6
11
1
10
5
1 - - - ries emprades en els
vehicles solars de
passades edicions de
la World Solar
1990 36 18 14 - 4 - -
Challenge.
Top 6 1 5 - - - -
1993 52 23 17 - 12 - -
Top 6 1 4 - 1 - -
1996 46 25 13 2 5 1 -
Top 6 1 5 - - - -
1999 40 20 5 - 2 9 4
Top 6 - 2 - - 3 1
En la taula anterior apareixen les diferents bateries dels vehicles participants
en passades edicions de la World Solar Challenge. En aquesta
cursa no existeix un pes fixat per al conjunt de bateries (no s’utilitza
el sistema del llast), i només es limita la capacitat a 5.000 VAh. Per a
cada edició es desglossa el nombre total de participants així com els
sis primers classificats.
De l’estudi d’aquesta taula es pot veure que durant aquests anys, les
bateries de Ag/Zn han tingut una important presència entre els vehicles
que han ocupat les primeres posicions, situació de la que sembla
estan essent desplaçades per la nova tecnologia de les bateries de Ió-
52

Evolució de l’ús de
les diferents tecnologies
de bateries en la
WSC
(1987 i 1999).
53
Liti. Aquestes últimes estan experimentant una gran evolució en els
darrers anys, i actualment es pot dir que tenen una densitat energètica
lleugerament millor que les de Ag/Zn, tenen un cost que és aproximadament
una tercera part del cost de les Ag/Zn i a més tenen una
vida útil més llarga. Cal destacar també la presència de les bateries de
Pb/àcid que, malgrat tenir una eficiència inferior a les altres, han permès
a alguns vehicles ser realment competitius. Aquest tipus de bateries
segueixen essent, encara avui en dia, de les més utilitzades.
Altres tecnologies emprades per aquests vehicles són les de Ni/MH
(níquel-hidrurs metàl·lics), les de Ni/Zn, i en menor mesura, les de
Ni/Cd. Aquestes últimes, malgrat són l’alternativa alcalina tradicional a
les de plom-àcid no han tingut gaire èxit entre els vehicles solars. En el
seu lloc s’han emprat les de Ni/Zn, d’una major densitat energètica,
encara que aquestes també han anat perdent força. Amb una densitat
encara major trobem les de Ni/MH, sorgides en els darrers anys com a
alternativa a les de Ag/Zn, encara que amb menor densitat i major cost
que les de Ió-Liti. En la darrera edició de la WSC, el Radiance (vehicle
canadenc) va acabar en segona posició utilitzant bateries de Ni/MH.

6.3.4 Motor elèctric
Quan parlem de motor elèctric, ens referim a l’element que és capaç
de transformar l’energia elèctrica que rep en el moviment circular del
seu eix, i mitjançant una sèrie d’elements intermedis acaba transformant-se
en el moviment de la roda i, per tant, del cotxe.
6.3.4.1 - Motor elèctric del Despertaferro
El Despertaferro va ser dissenyat per participar en un cursa i, en aquest
cas, no existia cap normativa que afectés el motor, així que aquest va
ser triat mitjançant una sèrie d’exigències que va fixar l’Equip
Mediterrani:
1. Eficiència del motor molt elevada per tal de perdre la menor part d’energia.
2. Pes del motor baix per a disminuir el pes global del vehicle.
3. Parell motor suficient per a moure el Despertaferro a una velocitat
elevada.
4. Motor de fàcil comandament per tal de facilitar la tasca de conducció.
5. Possibilitat de fer treballar el motor com a generador en el moment
de la frenada per tal de recuperar l’energia que habitualment es desaprofita
en forma de calor als frens.
6. Manteniment del motor mínim.
7. Volum petit.
8. Cost baix.
Imatge de la família
de motors Brushless
AC de la casa
Mavilor.
54

Fotografia dels reguladors
electrònics
Infranor que controlen
els motors
Mavilor.
55
D’aquesta manera, mitjançant aquests paràmetres, es van anar eliminant
possibilitats de motors, bé per pèrdues massa elevades, per
pesos excessius o per altres raons com poden ser les econòmiques; i
es va decidir col·laborar amb un fabricant de motors català que ens
cedia el motor i controlador que més ens interessés de la seva gamma
de productes. Finalment l’Equip Mediterrani es va decidir per un motor
Brushless AC, funcionament del qual parlarem més endavant.
El motor que incorpora el Despertaferro és el model MA-55 del fabricant
Mavilor, i les seves característiques tècniques són:
Característiques Símbol Unitats MA-55
Velocitat màxima N Rpm 6.000
Parell a rotor bloquejat Ms Nm 31,8
Corrent a rotor bloquejat Is A 32,7
Parell màxim Mj Nm 190,8
Relació parell pes Tw Nm/Kg 1,9
Constant FEM Ke Vs/rad 0,6
Constant de parell Kt Nm/A 1,0
Parell de reluctància Tr Nm

En les imatges següents s’il·lustra
la integració del motor dins el vehicle.
Com es pot observar es va
incorporar una reducció en la transmissió
que permet més suavitat en
el consum i més facilitat a l’hora de
superar pendents elevats.
motor elèctric
Situació del motor
dins del bastidor del
Despertaferro.
Imatge del muntatge
del motor.
56

Esquema d’un motor
elèctric de corrent
continu
❖
Esquema del motor
de corrent continu
amb escombretes
❖❖
57
6.3.4.2 Motors elèctrics dels cotxes solars
De motors elèctrics se’n poden trobar de molts tipus diferents, cadascun
amb una sèrie de característiques que el fan més o menys adient
per a determinades aplicacions.
En el cas que ens ocupa, el primordial és trobar un motor que malgasti
la menor quantitat d’energia possible, ja que el que interessa és treure
el màxim profit de l’energia que ens proporcionen les cèl·lules
solars. D’aquesta manera, ens referirem a un motor amb un rendiment
elevat quan la diferència entre l’energia que li proporcionem i l’energia
que aquest transforma en moviment és petita. L’equació que calcula el
rendiment del motor és la següent:
Centrant-nos doncs en aquells motors que podem trobar normalment
al mercat, i que poden ser idonis per a un cotxe solar, en caldria destacar
tres models:
• Motors sense escombretes o motors brushless
La principal característica dels motors brushless és la que precisament
el seu nom indica: sense escombretes, ja que eliminen gairebé tots els
problemes dels motors d’escombretes (de corrent continu). Aquests
problemes tot sovint se centren en el manteniment de les escombretes,
que no són més que un element que contínuament es manté en
fregament entre la part mòbil i la part fixa del motor.
A més, cal destacar que l’eliminació de les escombretes implica eliminar
un fregament mecànic i, per tant, contribuir a una millora del rendiment
del motor. Un avantatge més d’aquest tipus de motors és que,

avui en dia, són molt utilitzats en el món de les màquines-eina i l’automatització,
on una de les premisses imprescindibles és la robustesa
dels seus elements.
Tot seguit podem veure unes imatges que ens deixaran clar de quina
manera estan fets els dos tipus de motors brushless que existeixen, i
explicarem per sobre el seu funcionament.
Els motors brushless es poden dividir en dos grans grups, els coneguts
com AC brushless i els coneguts com DC brushless. Com el seu nom
indica, els primers tenen un funcionament que recorda els motors de
corrent altern, ja que els debanats o conductors de l’estator es troben
distribuïts uniformement al llarg d’aquest.
Pel que fa als DC brushless, els debanats de l’estator es troben en uns
punts determinats, en lloc d’estar distribuïts. Veiem-ho:
Com podem veure, el seu funcionament és bastant simple, ja que en el
moment en què són alimentats els debanats de l’estator, aquests creen
un camp magnètic que atrau els imants del rotor i fa que aquest giri.
En el cas de motor AC brushless, el que podem veure és que el camp
magnètic és creat no per un sòl debanat, sinó per una zona de l’estator
pel fet que, com hem dit, els seus debanats es troben distribuïts.
Cal dir que ambdós models acostumen a fer-se servir en el món de la
indústria i per aquest motiu, tot i treballar internament amb corrent
continu, es troben preparats per a ser alimentats amb corrent altern.
D’aquesta manera, com que el corrent generat per les cèl·lules solars
és continu, en cas d’utilitzar un motor d’aquest tipus, caldrà eliminar el
conversor altern/continu (pont rectificador de díodes) que es troba a
l’entrada del circuit elèctric.
❙
Motor DC brushless.
❙❙!
Motor AC Brushless.
58

Motor d’inducció.
59
• Motor d’inducció
El motor d’inducció, tot i tenir unes característiques de treball prou
bones per a utilitzar en els cotxes solars, presenta de bon principi l’inconvenient
de ser un motor de corrent altern. En aquest cas parlem
d’inconvenient per la necessitat de convertir el corrent continu que
generen les cèl·lules solars i que s’emmagatzema a les bateries, en
corrent altern abans d’entrar al motor. Un conversor de corrent continu
a corrent altern sempre genera unes pèrdues que impliquen una
pèrdua de rendiment del conjunt elèctric del vehicle.
El motor d’inducció té un funcionament molt similar a l’AC brushless,
ja que el camp elèctric es genera mitjançant els debanats de l’estator
que hi ha distribuïts, tot i que el seu rotor no es troba format per
imants, sinó que conté els seus propis debanats que creen un altre
camp magnètic atret pel primer.
Veiem un petit esquema del motor d’inducció per a fer-nos una mica
més a la idea de com funciona:

6.4 Instrumentació i telemetria
Un cop descrits els elements elèctrics que fan possible la utilització de
l’energia solar per a moure el vehicle, és moment de veure com es controla
el Despertaferro; és a dir, de quins instruments disposa el pilot per
a conduir amb unes condicions mínimes de seguretat i confort.
Pel fet que es tracta d’un vehicle en què la base del seu funcionament
és la gestió de l’energia, veurem també quins elements ens facilita la
informació de consums i com es pot regular l’energia disponible.
6.4.1 Instrumentació
Tots els vehicles que podem trobar circulant per les carreteres disposen
d’una sèrie d’aparells, en alguns dels casos obligatoris, que serveixen
perquè el conductor tingui informació de velocitat i consums, i
també elements indicadors com per exemple els intermitents. El
Despertaferro, com a vehicle homologat per a la conducció en carretera,
disposa dels aparells habituals en la resta de vehicles del parc
mòbil estatal.
Tots aquests dispositius funcionen amb alimentació de 12 V, provinents
d’una bateria auxiliar que és independent de l’energia de
cèl·lules solars i del banc de bateries de potència del Despertaferro.
Aquests dispositius els podem diferenciar segons si són obligatoris per
complir les regulacions de la cursa o simplement són necessaris per a
la conducció:
Elements obligatoris
• Intermitents
• Intermitents d’emergència
• Clàxon
• Llum de fre
• Interruptors de seguretat, per a
tallar el subministrament elèctric
• Cinturó de seguretat
Com a peculiaritats podem dir que la llum de fre no només s’activa
quan pitgem el fre manual, sinó que també s’encén quan s’està frenant
amb el fre regeneratiu de motor. Pel que fa als interruptors de seguretat,
s’ha utilitzat material elèctric convencional com són els interruptors
magnetotèrmics. Aquests elements ens protegeixen de sobrecorrents i
alhora serveixen per activar-desactivar la línia elèctrica de potència,
funcionant com a interruptors generals. En podem trobar dos que
estan a l’abast del pilot, i uns altres dos que estan a l’abast de l’equip
Manillar del
Despertaferro, amb el
clàxon (blau), intermitents
(vermell).
60

Vista general de la
posició de conducció
del pilot.
61
tècnic del vehicle, per si el pilot no és capaç de desactivar-los, per
exemple en cas d’accident o avaria.
Com es pot veure a la fotografia, el Despertaferro es comanda amb un
manillar molt semblant al d’una motocicleta.
Altres elements
• Maneta de gas
• Canvi de sentit de gir (marxa enrere-fre motor o regeneratiu)
• Velocímetre
• Sensors de temperatura
• Amperímetre de cèl·lules solars
• Amperímetre de motor
• Mesurador d’estat de càrrega de bateries
• Caixa d’interruptors de control i LED de funcionament de cèl·lules solars
Tots aquests elements han d’estar a l’abast del conductor, perquè cal
disminuir al màxim que el pilot desviï la vista de la carretera i, per tant,
pugui patir algun accident.

La maneta del gas té el funcionament igual que el d’una moto, però
amb la peculiaritat que no estira d’un cable, sinó que porta un potenciòmetre
lineal acoblat, i en girar-lo variem la resistència d’aquest. En
variar la tensió de consigna de velocitat, el motor intenta adaptar-se a
la nova velocitat demanada i actua accelerant.
A la caixa d’interruptors hi podem trobar els controls més importants,
per exemple, podem decidir si la maneta de gas farà de consigna de
parell o de velocitat. Normalment, però, el cotxe es farà funcionar amb
consigna de parell, ja que s’ha demostrat que el consum és més controlable,
i això és molt important. També hi ha l’interruptor que engega
el motor i el driver d’aquest.
El velocímetre que s’ha utilitzat és un aparell típic de bicicleta de muntanya,
muntat a la roda del darrere.
S’ha incorporat també quatre LED, un per a cada camp de cèl·lules
solars. Mitjançant aquests LED es pot saber si les cèl·lules estan funcionant
correctament; és a dir, si estan generant energia.
Els amperímetres serveixen al pilot per a saber quanta energia s’està
rebent de cèl·lules solars o quanta s’està consumint per part del motor;
estan situats als peus del conductor. I el mesurador de bateries està
situat a sobre de la caixa d’interruptors, molt a l’abast del conductor.
Per acabar, també hi ha l’interruptor que serveix per donar tensió a tots
els instruments que s’alimenten de la bateria auxiliar.
62

Mesurador de bateries,
radiomòdems i
ordinador portàtil.
63
6.4.2 El mesurador de bateries
El mesurador de bateries capta la tensió del banc de bateries i la intensitat
que hi circula; per tant és un element importantíssim ja que
sabrem si, malgrat que les cèl·lules subministrin energia al motor, en fa
falta més (que la subministra la bateria) o, per contra, ens en sobra i
s’estan carregant les bateries.
Una altra dada molt important que ens dóna el mesurador de bateries és el
consum mitjà que s’està obtenint de bateries, en forma d’ampers per hora
(Ah). Com que la capacitat en Ah és una dada coneguda, es pot fer una aproximació
de l’energia que resta disponible dins les bateries segons el règim de
funcionament actual. Però el més important del mesurador de bateries és
que té una sortida RS-232, que s’ha connectat a un ràdio-mòdem que porta
incorporat el Despertaferro. Les
dades que va generant el mesurador
de bateries es van enviant a un ordinador
portàtil que es troba situat al
cotxe de suport del davant. Per tant,
des del cotxe de suport es van
rebent i visualitzant les mateixes
dades que el conductor té en pantalla en el mesurador de bateries. Això facilita
molt la gestió de l’energia disponible. Durant la cursa es disposava dels
pendents de la carretera i es podien realitzar càlculs per saber amb certa fiabilitat
com s’havien d’afrontar els quilòmetres següents.
També cal destacar que el pilot està en tot moment en contacte amb
el cotxe de suport gràcies a uns aparells de radioafeccionat, mitjançant
el qual pot rebre instruccions o comentar el funcionament del
Despertaferro amb la resta de l’equip que es troba a l’altre cotxe.
La resta d’equips de cotxes solars, per norma general, utilitzen un aparell
molt més complex, i per tant d’un preu molt més elevat, que s’anomena
Datalogger. Aquest equip té vint canals de recepció de dades
i permet rebre molta més informació del vehicle. Això possibilita poder
saber i entendre molt millor el comportament del vehicle a temps real
i, per tant, poder actuar per optimitzar l’energia disponible, sigui solar
o emmagatzemada dins de les bateries.
Nota : Malauradament, durant el viatge es va malmetre l’ordinador portàtil
i tot el sistema de telemetria es va substituir per la comunicació
oral entre el pilot i la resta de l’equip.

6.5 La mecànica d’un vehicle solar
6.5.1 Les rodes
Les rodes poden semblar a primer cop d'ull uns elements d’importància
relativa en un vehicle solar. Res més lluny de la realitat, ja que les
rodes són l'element de contacte del vehicle amb el ferm i, en conseqüència,
de l’eficiència que tinguin les rodes per a avançar pel seu
medi en dependrà en gran mesura la suavitat en què el vehicle solar es
podrà desplaçar. Per tant, les rodes, formades per les llantes i els
pneumàtics, són elements de vital importància a l'hora de desenvolupar
un vehicle solar d'altes prestacions.
Els principals enemics de les rodes sobre el ferm són dos: la resistència al
rodament i la divergència d’ambdues rodes directrius respecte al centre de gir.
• Resistència al rodament
És un fenomen físic que existeix sempre, tant si el vehicle està aturat
com si està en moviment. El fenomen físic és complex, ja que hi intervenen
multitud de variables com poden ser la pressió dels pneumàtics,
la càrrega que suporta, el radi de la roda, l’estat del ferm... Però a
grans trets, la resistència al rodament
és l'esforç que ha de vèncer
una roda que no és perfectament
rodona per avançar per un
ferm que no és perfectament llis.
Aquest esforç es pot reduir augmentant
el radi de les rodes, la
pressió dels pneumàtics i, sobretot,
disposant d'un pneumàtic dur d'alta recuperació elàstica. És per
aquesta raó que la majoria de vehicles solars calcen uns pneumàtics
d'altes prestacions, els quals tenen un coeficient de rodament molt
inferior al dels vehicles convencionals.
A l'hora de dissenyar el Despertaferro es va optar per pneumàtics d'alt
rendiment. Això, però, va comportar un problema addicional prou
important: l’elecció del tipus de llantes. La llanta és l'element que
suporta el pneumàtic i, per tant, ha de ser compatible amb el pneumàtic
que calçarà el cotxe.
El pneumàtic condiciona en gran mesura el tipus de llanta que portarà el
vehicle. Existeixen en el mercat llantes de fibra de carboni per a pneumàtics
d'alt rendiment, tot i que actualment el mercat és molt limitat i els
A) Roda perfecte en
ferm ideal.
B) Roda Real. Es
necessita una força Fr
per mantenir-la en
moviment.
64

"
Llanta davantera del
Despertaferro feta
d’aleació d’alumini.
'
Resultat de la simulació
de desplaçaments.
65
preus elevadíssims. Les llantes de
fibra de carboni tenen el gran
avantatge de ser molt lleugeres, fet
que les fa ideals per a un vehicle
on el pes és un factor clau.
Al Despertaferro, però, se li van
construir llantes especials d'aliatge
d'alumini, dissenyades i construïdes
expressament per al primer
vehicle solar del país.
Les llantes del Despertaferro van
ser dissenyades i millorades mitjançant
mètodes amb computador
d’elements finits per assegurar
la seva resistència.
• Divergència respecte al centre
de gir de les rodes directrius
El segon enemic per a qualsevol
vehicle amb rodes per avançar
amb suavitat pel ferm (sobretot per
a un vehicle d'altes prestacions
energètiques) és la divergència
que pot existir entre les dues rodes
directrius en el moment de girar.
Quan un vehicle gira, ho fa al voltant
d'un punt teòric, anomenat
centre de rotació. Aquest punt és
geomètric i no pertany a cap punt
físic real. Per a realitzar un gir
sense incompatibilitats (de manera
suau) les rodes directrius han de
girar de manera que l'eix de les
dues es tallin en el centre instantani
de rotació (figura a). Això implica
la necessitat física que les dues
rodes girin angles diferents quan
s'està realitzant un gir. Si aquest

fet no es complís es produirien lliscaments entre les rodes directrius i el
terra. Això provoca frecs no desitjats, possibilitats d'iniciar derrapades i
sobretot contínues pèrdues energètiques (figura b).
6.5.2 La direcció
Per a evitar que les rodes llisquin existeixen dues possibilitats: La primera és
tenir una sola roda directriu central, amb la qual cosa s'elimina totalment el
problema d'incompatibilitats en el gir; la segona opció és introduir un sistema
de direcció amb mecanisme de bieletes que permeti assegurar la correspondència
d'angles entre les rodes directrius per a un ampli rang de gir.
El sistema de direcció permet controlar l’orientació del vehicle.
Aquesta funció pot semblar en un principi bastant senzilla, però realment
no ho és. La direcció d'un vehicle solar és un cas molt especial,
i no es pot pensar en introduir un sistema de direcció importat, d'un
vehicle convencional, ja que ni l'espai ni el pes ho permetria. Les solucions
a aquesta realitat han estat diverses: incorporar una sola roda
directriu, cables o corretges per aconseguir el moviment desitjat...
El sistema, però, que ha demostrat ser més efectiu, robust i fiable és el de
transmissió directa del moviment del manillar fins a les rodes a través de
bieletes. Aquesta última opció és la que va ser implementada en el
Despertaferro, pel qual es va dissenyar un sistema de bieletes formades
per tres barres, que s'adaptaven perfectament al reduït espai del vehicle.
La part d'actuació sobre la direcció pot ser un manillar o un volant,
independentment de la solució adoptada quant al mecanisme de
direcció. No obstant això, la majoria de vehicles compten amb petits
Figura a: el vehicle no
llisca.
Figura b: el vehicle
llisca.
66

Sistema de direcció i
suspensió davantera.
67
manillars en els quals s'hi incorporen
i s'hi concentren altres funcions
a part de la governabilitat
del vehicle: frenada, control d’intermitents,
connexió amb ràdio,
senyal de potència al motor, etc.,
afavorint així una conducció més
segura i sense distraccions.
6.5.3 La suspensió
El sistema de suspensió és el
conjunt d'elements que s'interposen
entre el bastidor i les rodes
per tal de realitzar les funcions
següents:
• Assegurar la comoditat del conductor.
• Aconseguir l'estabilitat del vehicle.
• Esmorteir les vibracions provocades
per les irregularitats del
terreny, amb l’objectiu de protegir
els òrgans del vehicle i els seus
passatgers.
Els elements de suspensió han de
tenir la suficient capacitat de suportar
el pes del vehicle i el dels seus
passatgers i, a la vegada, han de ser
suficientment elàstics per tal d'absorbir
l'energia mecànica produïda
per les irregularitats del terreny,
amortint el moviment oscil·lant de la
carrosseria i mantenint-la estable.
Per a un vehicle solar, a més a més,
tenir una suspensió lleugera és,
també, una característica especialment
important.

A l’hora de parlar de la suspensió, podem distingir entre l’aplicada a les
rodes davanteres i l’aplicada a les rodes posteriors.
Pel que fa al primer cas, hi ha diferents possibilitats: per trapezis
superposats (és a dir, dos trapezis, que poden ser paral·lels o no entre
ells, són els elements que uneixen la barra d’acoblament, que és l’element
que suporta l’eix de la roda, amb el bastidor); una altra possibilitat
és una suspensió tipus Mcpherson (que és com l’anterior, però el
trapezi superior queda substituït per un conjunt molla-amortidor); o bé
possibilitats més simples, com ballestes o forquilles de bicicletes.
L’opció triada pel Despertaferro va ser la de trapezis superposats, ja
que ofereix una bona relació prestacions-pes i permet trobar punts de
direcció compatibles (que permetin que el vehicle no llisqui, com ja
s’ha comentat anteriorment).
Si parlem de la suspensió del tren posterior, les configuracions possibles
són diferents, ja que, a diferència del tren anterior, aquí disposem
d’una sola roda. Així doncs, encara que ens podem trobar amb altres
tipus de configuracions, com poden ser sistemes similars a les forquilles
de bicicletes o, si hi tenim dues rodes, suspensions similars al tren
anterior, el més comú és la suspensió per mitjà d’un basculant tipus
motocicleta. Aquesta va ser, doncs, l’opció escollida pel vehicle
Despertaferro. A més a més, aquesta opció ens permet obtenir un disseny
relativament fàcil de la transmissió (és a dir, de les parts encarregades
de transmetre la potència del motor a les rodes).
Suspenció posterior
del Despertaferro.
68

Detall del sistema
de frenada del
Despertaferro.
S’aprecia el disc de
fre (peça blava
transparent) i la
pinça de fre (peça
verda i blava)
69
6.5.4 El sistema de frenada
El sistema de frenada és tot aquell conjunt de peces que tenen com a
funció principal aturar el vehicle, sense comprometre en cap moment
la seva estabilitat i/o governabilitat. Per tal de dissenyar aquest sistema
s’han de tenir en compte varis factors, com ara el pes del vehicle,
la seva velocitat punta, la desacceleració que es vol arribar a aconseguir,
la posició del centre de gravetat del vehicle, etc.
Els elements que constitueixen el sistema de frenada es poden dividir en
dues parts interrelacionades: el fre pròpiament dit, és a dir, l’element fix
que actua contra un element mòbil que, en la majoria dels casos, és solidari
a la roda; i l’actuació, de la qual formen part tots aquells elements
que ens permeten transmetre la força del conductor cap al fre.
Les opcions existents pel que fa al fre són una pinça de bicicleta, un
tambor o bé un disc de fre. Si bé la pinça de bicicleta és l’opció més
lleugera, també és la que té una potència de frenada més baixa; és a
dir, implementant una pinça de bicicleta la distància de frenada que
obtindríem seria massa gran per a poder circular amb total seguretat.
Pel que fa a l’opció disc o tambor, cal dir que les seves prestacions són
similars. Tot i així, en el Despertaferro es va optar per tres frens de disc
(un en cada roda) per la seva senzillesa d’implementació.
Pel que fa a l’actuació, es pot pensar en un sistema de cablejat, o en
un sistema d’amplificació mecànic. Però havent escollit frens de disc,
que funcionen hidràulicament, l’opció més lògica és un sistema d’amplificació
hidràulica. L’opció escollida pel Despertaferro va ser, doncs,
unes manetes de fre.
Així doncs, el sistema de frenada resultant va ser molt semblant al
d’una motocicleta: tres frens de disc i unes manetes de fre implementades
en el manillar.

6.6 Carrosseria i bastidor
6.6.1 La carrosseria
La carrosseria del Despertaferro ha estat dissenyada emprant les més
modernes eines de dibuix i simulació CAD/CAE íntegrament en tres
dimensions.
En efecte, la carrosseria és un punt a considerar amb deteniment ja
que la seva forma i estructura influiran decisivament en dos paràmetres
vitals per a aquests tipus de vehicles:
• El coeficient aerodinàmic
• El pes
Així doncs, el procés de disseny ha comptat amb fases de dibuix, de simulació
numèrica i d’assaigs en el túnel de vent, per tal d’optimitzar aquests paràmetres.
Les modernes eines CAD/CAE han estat claus per a l’èxit en el disseny.
Per a la definició de la carrosseria s’han tingut en compte diversos
condicionants de tipus tècnic, com aconseguir un pes mínim o una
resistència elevada; i altres condicionants també necessaris per estar
d’acord amb la reglamentació de la cursa Sunrace 2000.
El resultat ha estat una carrosseria de sis metres de llarg per dos d’ample
amb forma de perfil d’ala d’avió, fabricada amb materials composites,
on el coeficient aerodinàmic obtingut ha estat de 0,18. A la
següent taula podem veure una comparació d’aquest coeficient amb
els altres participants a la Sunrace 2000.
Nom Característiques Coeficient
aerodinàmic
Aurora 0,12
Sunshark 0,14
Desert Rose 0,14
Spirit of Camberra 0,1
Sunswift II 0,13
70

71
La forma de la carrosseria és la que permet l’accés fàcil al pilot així com
una posició de conducció confortable i amb bona visibilitat tant frontal
com lateral. A més, també ha de ser suficientment plana com per a poder
servir de suport per a les cèl·lules solars sense corbar-les excessivament.
Tot això comptant amb una forma aerodinàmica que ens minimitzi les pèrdues
d’energia amb l’aire.
Naturalment també ha de ser lleugera i resistent. És per això que està
fabricada amb estructura sandvitx de niu d’abella amb recobriment de
fibra de carboni que correspon a una disposició àmpliament emprada en
aplicacions aeronàutiques i competició automobilística. La fibra de carboni
combinada amb la resina epoxi fa la funció d’element resistent mentre
que el niu d’abella serveix d’element separador entre les capes de carboni
per a incrementar més encara la resistència i rigidesa de la secció.
L’ estructura de la carrosseria va ser la següent:
En la figura podem observar els
elements constitutius del sandvitx:
fibra de carboni, niu d’abella
i resina epoxi.
• Carcassa superior
Correspon a la peça de carboni que cobreix pràcticament la totalitat
del vehicle i al damunt de la qual estan unides les cèl·lules solars.
Aquesta peça, malgrat ésser de carboni, porta un recobrimet de fibra
de vidre per aïllar la superfície de contacte amb les cèl·lules ja que la
fibra de carboni condueix l’electricitat.
• Carcassa inferior
Peça de carboni unida al bastidor que fa la funció de carenar la part inferior
del vehicle. Aquesta part conté les faldilles que fan de carenat de les rodes
davanteres i la posterior. La seva forma corbada i el fet que estigui unida al
bastidor acaba de donar la rigidesa necessària al vehicle.
• Morro
Peça que dóna forma a la part davantera del vehicle. El seu disseny és
essencial per garantir un bon coeficient de penetració aerodinàmica.
La possibilitat de retirar el morro del vehicle també afavoreix la transportabilitat
del Despertaferro així com l’accés a la part frontal per a
eventuals reparacions.

• Porta d’accés
Correspon a la peça en forma de
“T” que està unida amb una frontissa
al bastidor i encaixa en la carcassa
superior. Aquesta peça incorpora
la carlinga (cúpula) de policarbonat.
La funció d’aquest element
mòbil no és només permetre el fàcil
accés del pilot sinó també permetre
el fàcil accés al tren anterior per a la
seva verificació, posta a punt i reparació
i l’accés al sistema elèctric de
bateries i motor.
Quan la porta d’accés està oberta,
el pilot pot entrar i sortir fàcilment
del Despertaferro.
Un cop col·locat el pilot en el
seient, connectats els connectors,
cinturó de seguretat, ràdio funcionant,
conjunts revisats i les últimes
instruccions donades, es tanca la
comporta i el Despertaferro queda
llest per a córrer.
72

73
6.6.2 El bastidor
El bastidor és l’element estructural
bàsic del Despertaferro.
Aquest li confereix la resistència i
rigidesa necessàries per a garantir
la seguretat del pilot.
Aquest bastidor, com la resta del
cotxe, ha estat construït amb estructura
sandvitx de fibra de carboni però
utilitzant un nucli de major espessor
que per a la carrosseria.
L’estructura del bastidor consisteix
en una caixa central de gran rigidesa
en la qual van muntats tots els elements
i dispositius electromecànics
del Despertaferro. Alhora, aquesta
caixa central també fa la funció d’habitacle
per al pilot.
D’aquesta caixa central en surten
unes nervadures, també de carboni,
que van a buscar la carrosseria i el
morro. Concretament, aquests nervis
van units a la carcassa inferior
mentre que la carcassa superior
només s’hi recolza al damunt. La
part frontal del bastidor està unida al
morro mitjançant una sèrie de cargols
que permeten que es pugui
desmuntar per al transport.

Sobre la part frontal del bastidor hi ha allotjats els dispositius mecànics
de direcció i els interruptors generals de potència. A més, també hi
estan posicionats els aparells de mesura perquè el pilot els pugui consultar
en tot moment.
Sobre els laterals de la caixa central s’hi troben els suports per a les
bateries a banda i banda del pilot així com les fixacions dels trapezis
de suspensió i bieletes de direcció.
A continuació, en la zona que resta darrera l’esquena del pilot hi trobem
un espai que és ocupat pel motor, el regulador elèctric, el sistema
de telemetria i la bateria auxiliar del circuit de control i senyalització del
Despertaferro.
Finalment, a la part posterior de la caixa central hi va fixada la forquilla
que fa de basculant per a la suspensió posterior, el suport superior
del conjunt molla-amortidor i els elements propis de la transmissió
com són la cadena i el seu tensor.
74

7. Agraïments
L’Equip Mediterrani agraeix sincerament la col·laboració de totes
aquestes empreses que han participat i subvencionat el projecte:
UPC - Universitat Politècnica de Catalunya
ETSEIB - Escola Tècnica Superior Enginyers Industrials de Barcelona
EUSS - Escola Universitària Salesiana de Sarrià
SEAT - Assessorament tècnic i subvenció econòmica
EDAG - Assessorament tècnic, subvenció econòmica i cessió de les
instal·lacions i recursos per al disseny i construcció del vehicle
ICAEN - Institut Català d’Energia. Subvenció econòmica
GENERALITAT DE CATALUNYA. DEPARTAMENT DE MEDI AMBIENT -
Subvenció econòmica
LEASEPLAN - Subvenció econòmica
ISOFOTON - Cessió de les cèl·lules solars
INFRANOR/MAVILOR - Cessió del motor elèctric i el regulador elèctric
CENTRE CIM (ICT) - Realització de dues maquetes a escala 1/10 del vehicle
HEXCEL - Subvenció del material per a la fabricació del bastidor i carrosseria
IDIADA - Cessió de les seves instal·lacions per a poder realitzar proves
del vehicle
FONTANALS - Ajuda econòmica en els materials del bastidor i la
carrosseria
SAMS-C3 -Subvenció parcial de la fabricació del bastidor i la carrosseria
SHOWA - Cessió de les suspensions
DERBI - Cessió de diversos components
BRIMO - Realització de tractaments tèrmics, superficials i mecanitzats
METALOGRAFICA - Realització de tractaments tèrmics, superficials i
mecanitzats
MIRA - Pintat i lacat del vehicle
76

77
RACC - Cessió dels seus serveis per al transport en grua del vehicle
SKF - Cessió dels rodaments del vehicle
EPIDOR - Cessió de components mecànics
TFM - Realització dels reguladors per a les cèl·lules solars i bateries
BOSCH - Cessió del sistema de frenada
STANDOX - Lacat de les cèl·lules solars
FESTO - Cessió de components mecànics
INTA - Assessorament aerodinàmic
MICHELIN - Cessió dels pneumàtics
SOUTHCO - Cessió de material
PANALPINA - Subvenció parcial del transport del vehicle cap a Austràlia

8. Bibliografia
G.R. Allen, J.W.V. Storey. The Australian geographic team marsupial
solar-powered car. Sydney: Photovoltaics Special Research Centre
University of New South Wales, 1988 (SAE Technical Paper Nº 880620,
Society of Automotive Engineers).
D. Bastow. Car suspension and handling. London: Pentech Press, 1987.
Ricard Bosch. Manual de la técnica del automóvil. Barcelona: Editorial
Reverté,1994.
J. Daniels. Handling and road holding. Motor Racing Publications, 1988.
J. Font i J.F. Dols. Sistemas de suspensión en vehículos automóviles.
València: Servicio Publicaciones Universidad Politécnica Valencia,
1993.
J. Font, J.F. Dols. Tratado sobre automóviles. València: Servicio
Publicaciones Universidad Politécnica Valencia, 1997.
T.D. Gillespie. Fundamentals of vehicle dynamics. Warrandale, PA:
Society of Automotive Engineers, 1992.
H. Heisler. Advanced vehicle technology. London: Edward Arnold, 1993.
L. Roger. Apunts d'automòbils. Barcelona: CPDA, Escola Tècnica
Superior d’Enginyers Industrials de Barcelona – ETSEIB, 1993 a 1997.
V.A.W. Hillier. Fundamentals of motor vehicle technology.
Leckhampton: Stanley Thornes, 1993.
78

79
Orlando S. Lobosco i José Luiz P.C. Dias. Selección y aplicación de
motores eléctricos. Siemens & Marcombo, SA.
W.F. Milliken i D.L. Milliken. Race car vehicle dynamics. Warrandale, PA:
Society of Automotive Engineers, 1995.
Donald V. Richarson, Arthur J. Caisse. Máquinas eléctricas rotativas y
transformadores. Mèxic: Prentice-Hall Hispanoamericana.
D.M. Roche, A.E.T. Schinckel, J. W.V. Storey, C.P. Humphris i M.R.
Guelden. Speed of light. The 1996 World Solar Challenge. Sydney:
Photovoltaics Special Research Centre University of New South Wales,
1997.
Ángel Sanz González. Tecnología automoción. Barcelona: Editorial
Edebé, 1981.
Adreces web:
Aurora Solar Car
www.aurorasolarcar.com
Pàgina web del vehicle solar Aurora, inclou característiques tècniques,
components de l’equip, patrocinadors, curses en què ha participat,
fotografies.
Centre for Photovoltaic Engineering. University of New South Wales
www.pv.unsw.edu.au
Pàgina web del Centre for Photovoltaic Engineering, centre adscrit a la
University of New South Wales d’Austràlia.
Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation.
www.csiro.au
Pàgina web de l’organització australiana Commonwealth Scientific and
Industrial Research Organisation, dedicada a la recerca. Entre d’altres
linies inclou els vehicles solars.

Fuji Xerox Desert Rose
www.cdu.edu.au/solarcar
Pàgina web dedicada al vehicle solar Fuji Xerox Desert Rose: especificacions,
història i fotografies.
MIT Solar Electric Vehicle Team
http://web.mit.edu/solar-cars/www/
Pàgina web de l’equip participant a curses de vehicles solars Solar
Electric Vehicle Team, del Massachusetts Institute of Technology.
New Generation Motors Corporation
www.ngmcorp.com
Pàgina web de l’empresa New Generation Motors, especialitzada en
tecnologia per als vehicles elèctrics i híbrids.
North American Solar Challenge
www.americansolarchallenge.org
Pàgina web de la cursa nord-americana de vehicles solars North
American Solar Challenge. Inclou informació de les diverses edicions
de la cursa, patrocinadors i fotografies.
Ogata-Mura
www.ogata.or.jp/english
Pàgina web de la comunitat rural japonesa Ogata Mura, que entre d’altres
informacions inclou dades relatives a la cursa World Solar-Car
Rallye i al 13th International Electric Vehicle Symposium.
South Australian Solar Car Consortium
www.unisa.edu.au/solarcar
Pàgina web del Consorci australià creat per ajudar als estudiants que
vulguin dissenyar i construir vehicles per participar a la cursa World
Solar Challenge.
Sunrace
www.sunrace.com.au
Pàgina web de la cursa de vehicles solars Sunrace.
The University Of New South Wales Solar Racing Team
www.sunswift.com
Pàgina web desenvolupada per l’equip participant a curses solars de
la University Of New South Wales. Inclou un apartat dedicat a la tec-
80

81
nologia de les cèl·lules solars, informació relativa a les curses en les
quals han participat, i fotografies.
Tour de Sol. Northeast Sustainable Energy Association (NESEA)
www.nesea.org/transportation/tour
Pàgina web de l’associació nord-americana Nesea, dedicada a la promoció
de les energies renovables. Inclou informació de la cursa de
vehicles solars Tour de Sol.
World Solar Challenge
www.wsc.org.au
Pàgina web de la cursa australiana de vehicles solars World Solar
Challenge. Inclou informació de les diverses edicions de la cursa,
patrocinadors i fotografies.
Tesis doctorals
Aportaciones al estudio de las máquinas eléctricas de flujo axial
mediante la aplicación del método de los elementos finitos / Eduard
Frias Valero. Director Ricard Bosch Tous. Escola Tècnica Superior
Enginyers Industrials de Barcelona, 12-11-2004.
Nuevas aportaciones al motor eléctrico de flujo axial con rotor conductor
sin material ferromagnético / Josep López López. Director Ricard
Bosch. Escola Tècnica Superior Enginyers Industrials de Barcelona,
22-12-2000.
Hacia el motor Superconductor: Estudio de las interacciones entre un
rotor superconductor y un estator convencional, y de la viabilidad de
producir par y levitación. Inclusión de discos superconductores en el
rotor de una máquina eléctrica de flujo axial sin hierro e el rotor / Joan
Pallarés Viña. Directores Ricard Bosch Tous, Xavier Granados Garcia.
Escola Tècnica Superior Enginyers Industrials de Terrassa. 13-6-2002.
Projectes fi de carrera
Adaptació d’un grup electrógen amb alternador d’inducció de 2 kW per
a vehicle híbrid / Jorge Alfonso Lorenz. Escola Tècnica Superior
Enginyers Industrials de Barcelona, 21-10-2003.

Análisi experimental de nous métodes de tracció de rotores conductors
laminars sense ferro. Aplicació a tracció directe de vehícles elèctrics.
Comanda electrónica / David Bosch Barbosa y Sergio Jiménez
Gonzalvez. Codirigida con los profesores Lupon, Bordonau. Disseny
electromecànic. Codirigida con el profesor Vicens Porcar. Escola
Tècnica Superior Enginyers Industrials de Barcelona ,20-10-2004.
Rodes automotrius per a vehicles elèctrics / Víctor Boyer Lozano i
Marc Fernández Seco. Escola Tècnica Superior Enginyers Industrials
de Barcelona, 21-9-1999
Diseño, construcción y ensayo de un modelo teledirigido de barco
electrosolar / Joan Casas Ribas y David Rissech Roig. Facultad de
Náutica de Barcelona, Universitat Politècnica de Catalunya, 26-1-
2004.
Estudi de viabilitat tècnica i económica de l’aplicació de propulsors azimutals
accionats elèctricamet en un buc metaner / Victor Fibla
Coloma. Facultad de Nautica Barcelona, UPC, 12-9-2002
Desenvolupament experimental d'un alternador per alta frequència mitjançant
variació de reluctància / Ivan Flotats Giralt. Escola Tècnica
Superior Enginyers Industrials de Barcelona, 3-7-1995.
Vehicle elèctric hibrid. Assaig i optimització del conjunt muntat en un
Seat 600 / Jesús Hernández Valverdú. Escola Tècnica Superior
Enginyers Industrials de Barcelona, 13-6-2002.
Estudio de viabilidad para la impulsión de un barco con la energía de
las olas / Xavier Jiménez Gispert. Escola Tècnica Superior Enginyers
Industrials de Barcelona, 29-10-2002.
Acumulador Cinético de Energía Eléctrica / Dámaso López Soria.
Escola Tècnica Superior Enginyers Industrials de Barcelona, 21-6-
2002.
Acumulador cinético de energía eléctrica (ACE) en corriente alterna /
Pere Ignasi Muñoz Hernández. Escola Tècnica Superior Enginyers
Industrials de Barcelona, 3-7-1995.
82

83
Disseny, fabricació i construcció del vehicle solar Despertaferro / David
Pifarré Martinez, Francesc Puig Mas, Arnau Planas Dalmases, Sergi
Fontseca Casañas. Escola Tècnica Superior Enginyers Industrials de
Barcelona, 8-6-2000.
Estudio de un vehículo eléctrico híbrido. Aplicación a un Seat 600 /
Pedro José Talavera. Escola Tècnica Superior Enginyers Industrials de
Barcelona, 13-6-2002.
Disseny i assaig d'un generador prototipus per el grup de càrrega de
bateries d'un vehicle híbrid / Elisenda Vives Casals. Escola Tècnica
Superior Enginyers Industrials de Barcelona, 13-6-1997. 2º premi projectes
fi de carrera CAEIC.

9. Vehícles solars
participants a curses
Altres Participants
Equip: Associazione FUTURA
País: Itàlia
Nom del cotxe: Futura II
Any de construcció: 1998-1999
Nombre de rodes: 3
Bateries: Plom Àcid, 100 kg, 240 V
Motor: MGM Motori Elettrici
Tipus: Asíncron d’alta eficiència amb controlador SIRCO
Nominal: 1,5 KW Pic 3,5Kw
Cèl·lules: Silici monocristal·lí, area efectiva 7,60 m 2 , 1192 Wp
Pes: 270 kg
Historia del vehicle: L’equip Futura va començar a competir l’any 1996 en la
WSC, que no va acabar. El 1998 va començar la construcció d’un nou cotxe. El
1999, Futura va participar en la FIA Elektro Solar Dream Cup en el circuit japonès
de Suzuka. Després d’alguns mesos de treball van a anar a Austràlia per
córrer en la WSC de 1999, on van aconseguir resultats satisfactoris. Després de
retocar el sistema electrònic del Futura II l’equip va prendre part a l’American
Solar Challenge el 2001 que es disputa de Chicago fins a Los Àngeles. Tenint
en compte que es tracta d’un petit equip privat amb només sis integrants que
fan de dissenyadors, constructors, fabricants i patrocinadors, els resultats
obtinguts han estat tot un èxit.
Vehicle guanyador
de la cursa Sunrace
2000: sunshark
84

85
Equip: Sunlake - Toyobo
País: Japó
Nom del cotxe: Sunlake
Any de construcció: 2003
Dimensions (longitud, amplada): 5,00 m, 1,80 m
Nombre de rodes: 3
Bateries: Ió-Liti, 18 kg, 112 V (Màx.)
Cèl·lules: Silici monocristal·lí 6,32 m 2 1,08 kW
Motor: DC Brushless
Fabricant: New Generation Motors NGM-150
Potència: 6 kW
Pes: 135 kg
Història del vehicle: L’equip es va crear l’any 1993. Ha participat en la Suzuka
Dream Cup anualment des de 1994. El 2001 va competir en WSCC de Malàisia.
Equip: Ashiya University Solar Car Team
País: Japó
Nom del cotxe: Ashiya Sky Ace Tiga
Any de construcció: 2000
Dimensions (longitud, amplada, alçària): 5,00 m, 1,80 m, 1,02 m
Nombre de rodes: 3
Bateries: Liti-Polimer
Pes: 26 kg
Voltatge: 180 V
Cèl·lules: Silici monocristal·lí, 8.0 m 2 , 1120 Wp.
Motor: Acoblat a la roda, Posició: roda posterior, Potència: 5 kWp
Pes: 152 kg
Història del vehicle: Aquest equip ha competit anualment en la Dream Cup Solar
Race-Suzuka a on va obtenir la primera posició en la classificació general tres
cops (2000, 2002 i 2003). També va participar en la WSC del 2001.
Equip: Osaka Sangyo University, OSU/SunPower/SekisuiJushi
País: Japó
Nom del cotxe: Mercury model S'
Any de construcció: 2003
Dimensions (longitud, amplada, alçària): 5,00 m, 1,80 m, 1,00 m
Nombre de rodes: 4
Bateries: Ió-Liti 32kg 130 V
Cèl·lules: Silici monocristal·lí 7,1 m 2 , 1300Wp
Motor: Sistema Direct Drive/ Motor DC brushless / Mitsuba motor acoblat
a la roda (Potència màxima: 5 kw)
Pes: 150 kg
Història del vehicle: L’equip d’ Osaka Sangyo University va formar part de
la World Solar Car Rally en Akita 2003 on va obtenir la primera posició.
Posteriorment va participar en la FIA Solar Car Race de Suzuka on va
aconseguir la segona posició.

Equip: Tamagawa University Solar Challenge Project (TSCP)
País: Japó
Nom del cotxe: White Dolphin
Any de construcció: 2001
Dimensions (longitud, amplada, alçària): 5,00 m, 1,80 m, 1,05 m
Nombre de rodes: 3
Bateries: Ió-Liti, 21 Kg, 114 volts
Cèl·lules: Silici monocristal·lí, 7,14 m 2 , 1.433 Wp
Motor: DC brushless motor acoblat a la roda amb sistema Direct Drive
motor 5 kW
Pes: 300 kg
Historia del vehicle: White Dolphin va obtenir el primer lloc en el World
Solar-Car Rally de Japó i va ser sisè en la WSC el 2001. L’any següent va
tornar a guanyar la carrera japonesa. El 2003 va ser quart en la Suzuka -
Dream Cup Solar Race, però va guanyar el Japan Intercollegiate Solarcar
Championship.
Equip: Tokyo Salesian Polytechnic
País: Japó
Any de construcció: 2004
Dimensions (longitud, amplada, alçària): 5,00 m, 1,80 m, 1,20 m
Nombre de rodes: 4
Bateries: Ió-Liti, 32 kg, 117,8 V
Cèl·lules: Silici monocristal·lí, 8 m 2 , 1,17kW
Motor: Brushless acoblat a la roda amb sistema Direct Drive, 1.4 kW
Pes: 150 kg
Història del vehicle: L’equip ha participat en la WSC a Austràlia l’any
1999 i el 2001.
Equip: Team Tokai Falcon, Shoyo High School OB.
País: Japó
Nom del cotxe: Falcon
Any de construcció: 1994
Dimensions (longitud, amplada, alçària): 5,00 m, 1,80 m, 0,90 m
Nombre de rodes: 3
Bateries: Ió-Liti, 29 kg, 100 V
Cèl·lules: Motor de flux axial DC brushless en la roda posterior, Potència
Nominal: 3 kW
Motor: Silici monocristal·lí 8 m 2 , 1.200 Wp
Pes: 145 kg
Història del vehicle: En 1996 va acabar en tretzena posició en la WSC i
va obtenir el premi School Asia. El 1999 va tornar a acabar en tretzena
posició en la WSC, però va guanyar en la classe d’escoles de secundària.
Durant el 2003, el Falcon va obtenir la sisena posició en la Dream Cup
Solar Race Suzuka.
86

87
Equip: University of Patras
País: Grècia
Nom del cotxe: Hermes
Any de construcció: 2003-2004
Dimensions (longitud, amplada, alçària): 5,00 m, 1,80 m, 1,00 m
Nombre de rodes: 3
Bateries: Liti-polimer, 27,2 kg, 96,2 V
Cèl·lules: Combinació de cèl·lules de silici i de cèl·lules de Ga-As, 8 m 2 , 1.600 Wp
Motor: DC brushless, tracció posterior, Potència nominal: 3.75 Kw,
Potència màxima: 7.5 kW
Pes: 210 kg
Història del vehicle: Hermes es la primera temptativa de crear un cotxe
solar competitiu per a la cursa Phaeton 2004.
Equip: Aristotle University of Thessaloniki, Team Helios 2004
País: Grècia
Nom del cotxe: Helios 2004
Any de construcció: 2004
Dimensions (longitud, amplada, alçària): 4,91 m, 1,80 m, 1,10 m
Nombre de rodes: 3
Bateries: Ió-Liti, 29,4 kg, 100,8 V
Cèl·lules: Silici monocristal·lí, 6,9 m 2 , 1,34 kW
Motor: A/C connectat a la roda posterior mitjançant una cadena
Potència màxima: 6 kW
Pes: 200 kg
Historia del vehicle: L’Helios 2004 va guanyar el primer premi en la Greek
Solar Car Design Competition.
Equip: Team Lux - Yale Solar Racing
País: Estats Units
Nom del cotxe: John Lee
Any de construcció: 2003
Dimensions (longitud, amplada, alçària): 5,00 m, 1,80 m, 1,00 m
Nombre de rodes: 3
Bateries: Ió-Liti, 30 kg, 96 V nominal
Cèl·lules: 8 m_ de 23% d’eficiència de cèl·lules de Ga/As d’Spectrolab
Motor: Acoblat a la roda de NGM
Pes: 249 kg
Història del vehicle: Va participar en la Phaeton 2004.

Equip: Aurora Vehicle Association
País: Austràlia
Nom del cotxe: Aurora 101
Any de construcció: 1996, modificat el 2001 i el 2003
Dimensions (longitud, amplada, alçària): 4,68 m, 2,00 m, 1,00 m
Nombre de rodes: 3, una davantera, dues posteriors
Bateries: Liti-polimer, 30 kg, 164 V màx.
Cèl·lules: Les de junta simple són de Ga/As(60%), i les de triple junta de
Ga/As (40%), Àrea de 7.85 m 2 . Cèl·lules: TECSTAR / EMCORE
Panels: Gochermann
Motor: Acoblat a la roda davantera desenvolupat per Aurora i Csiro a
Austràlia. Potència màxima: 8 kW. Rendiment del 94%
Pes: 190 kg
Història del vehicle: L’Aurora va ser construït per competir en la WSC de
1996, any en què no va acabar la carrera. El 1999 va ser revisat i va guanyar
la WSC de 1999. El 2001 va ser modificat de nou i va obtenir la segona plaça
en la WSC. L’Aurora va aconseguir el rècord de distància corrent a Austràlia.
Finalment, després de la seva última modificació el 2003, va tornar a quedar
segon en la WSC.
Equip: University of Applied Sciences, FH-Bochum
País: Alemanya
Nom del cotxe: Hans Go
Any de construcció: 2002- 2003
Dimensions (longitud, amplada, alçària): 5,00 m x 1,80 m x 0,85 m
Nombre de rodes: 3
Bateries: Ió-Liti, 32 kg màx.
Cèl·lules: Gal·li i Arsènic, 8 m 2 , 1,85 kWp
Motor: NGM SC - M150 - 08, acoblat a la roda posterior, 4.5 kW
Pes: 252 kg
Història del vehicle: El cotxe es va construir amb la cooperació de la South
Bank University, de Londres. Va participar en la WSC del 2003 on va finalitzar
cinquè i va ser atorgat amb el premi de la Innovació Tecnològica.
Equip: Southern Taiwan University of Technology
País: Taiwan
Nom del cotxe: Apollo-IV
Any de construcció: 2003
Dimensions (longitud, amplada, alçària): 5,00 m, 1,80 m, 1,20 m
Nombre de rodes: 3
Bateries: Ió-Liti (Fabricant: LG Chem. Model: ICR 18650/2200mAh), ~31
kg, and ~92.5 V
Cèl·lules: GaAs/Ge, 7,7 m 2 , 1.500 Wp
Motor: New General Motor/Tipus: DC brushless/ Tracció posterior
Pes: 196 kg
Història del vehicle: L’Apollo-IV va finalitzar setè en la WSC del 2003
d’Austràlia. L’any 2002, Apollo III va completar un viatge de quatre dies
de 700 km entre Tainan fins a Taipei, a Taiwan.
88

89
Equip: Nuon Solar Team
País: Holanda
Nom del cotxe: Nuna II
Any de construcció: 2003
Dimensions (longitud, amplada, alçària): 5,00 m, 1,80 m, 0,80 m
Nombre de rodes: 3
Bateries: Ió-liti, 160 V, 32 kg,
Cèl·lules: Gal·li i Arsènic, 8 m 2 , 2.100 Wp
Motor: Brushless DC acoblat a la roda posterior.
Pes: 250 kg
Història del vehicle: L’equip Nuon Solar Team va guanyar la World Solar
Challenge d’Austràlia l’octubre del 2003. Aquest equip va obtenir el rècord
de velocitat mitjana de 97,02 km/h en una distancia de 3.010 km.
Equip: Principia College Solar Car Team
País: Estats Units
Nom del cotxe: Ra V
Any de construcció: 2003
Dimensions (longitud, amplada, alçària): 5,0 m x 1,8 m x 1,0 m
Nombre de rodes: 3
Bateries: Liti-Polimer, 30 kg, 110 V
Cèl·lules: Gal·li-Arsènic, 7,5 m 2 , 1.400W
Motor New Generation, Tipus: Brushless DC, motor acoblat a la roda
posterior. Potència:10 kW
Pes: 280 kg
Història del vehicle: Va acabar quart en l’American Solar Challenge 2003
i va ser sisé en la World Solar Challenge 2003. L’equip va participar amb
cotxes més vells en l’American Solar Challenge 2001, en la Formula Sun
Grand Prix 2002 i en la Formula Sun Grand Prix 2001, en les quals va
obtenir el setè, quart i primer lloc respectivament.

Equip: Heliodet
País: Alemanya
Nom del cotxe: Heliodet - 6
Any de construcció: 1999
Dimensions (longitud, amplada, alçària): 6,00 m, 1,90 m, 1,01 m
Nombre de rodes: 3
Bateries: NiCd 54 V - 30 Ah - 1,62 kWh - 27 kg
Cèl·lules: Silici monocristal·lí, 8 m 2 , 1.200 Wp, 15,5 % d’eficiència
Motor: 2 motors d’iman permanent acoblats a les rodes posteriors de
potència 2 x 700.
Pes: 160 kg
Història del vehicle: Heliodet es un equip privat que ha participat en les
curses solars World Solar Challenge 1999, 2001, 2003; i al Tour de Ruhr
2000 i 2002 d’Alemanya.
Equip: University of Sao Paolo
País: Brasil
Nom del cotxe: Banana
Any de construcció: 1992-1993
Dimensions (longitud, amplada, alçada): 6,00 m, 2,00 m
Nombre de rodes: 3
Bateries: Plom-Àcid, 10 bateries en sèrie, 12 V - 17.2 Ah cadascuna.
Total: 120 V, 62,5 kg
Cèl·lules: Silici monocristal·lí, importades d’Alemanya, 8 m 2 àrea efectiva
i 16% d’eficiència
Motor Siemens model "Simodrive" DC, iman permanent, brushless.
Controlat per un USP basat en IGBTs que controla la roda posterior
Potència nominal: 3 kW, Potència de pic: 10kW
Pes: 262,5 kg
Història del vehicle: El primer cotxe brasiler va competir en la WSC de
1993 que no va poder acabar. L’equip es va dividir en dos l’any 1996 i han
assistit a nombrosos actes i exposicions. Durant l’any 2003 es va modificar
per participar en la Phaeton 2004.
90

10. Els protagonistes
L’Equip Mediterrani es va crear a finals del 1998 amb l’objectiu de dissenyar
el primer vehicle electrosolar català. L’origen de l’Equip
Mediterrani el podem trobar a l’Escola Tècnica Superior d’Enginyers
Industrials de Barcelona (ETSEIB), on un grup de sis estudiants va
decidir emprendre com a Projecte Final de Carrera el disseny del cotxe
solar Despertaferro. L’abast que ha pres el projecte en anar-se desenvolupant
i el seu caràcter pluridisciplinar, han permès que l’equip creixés
fins a estar format per vuit joves enginyers industrials de diferents
especialitats i un enginyer tècnic en electrònica industrial de l’Escola
Universitària Salesiana de Sarrià (EUSS).
L’intens treball que ha representat dissenyar i construir el
Despertaferro en poc més de cinc mesos i l’emocionant participació a
la carrera Sunrace 2000, on tots els membres de l’equip participaren
com a pilots i mecànics, han consolidat l’equip com a grup humà
capaç de treballar coordinadament i d’afrontar nous reptes en la competició
de vehicles solars.
92

93
Joan Orús i Valls (1975)
Enginyer industrial, especialitat Mecànica
Tasca en l'Equip: Creador i coordinador del projecte,
participació en el disseny de la carrosseria i el bastidor.
Arnau Planas (1975)
Enginyer industrial, especialitat Mecànica
Tasca en l'Equip: Disseny del sistema de frenada,
elecció dels sistemes de rodament, participació en el
disseny dels conjunts mecànics.
David Pifarré i Martínez (1975)
Enginyer industrial, especialitat Tècniques Energètiques
Tasca en l'Equip: Disseny del sistema de captació solar i
del sistema d'acumulació.
Eduard Ferreró i Aragonés (1975)
Enginyer industrial, especialitat Mecànica
Tasca en l'Equip: Disseny de la carrosseria i el bastidor, participació
en el disseny dels conjunts mecànics.
Francesc Puig i Mas (1975)
Enginyer industrial, especialitat Elèctrica
Tasca en l'Equip: Motor i regulador elèctric.
Lluís Raurich i Molinas (1975)
Enginyer industrial, especialitat Mecànica
Tasca en l'Equip: Disseny de la direcció i supervisió
de la construcció dels conjunts mecànics.

Moisès Morató i Güell (1972)
Enginyer industrial, especialitat Mecànica
Tasca en l'Equip: Construcció motlle, supervisió de la
construcció de llantes i carlinga, i col·laboració en subprojectes
mecànics.
Oriol Calaf i Centellas (1975)
Enginyer tècnic industrial en Electrònica
Tasca en l'Equip: Cablejat elèctric i telemetria.
Sergi Fontseca i Casañas (1975)
Enginyer industrial, especialitat Mecànica
Tasca en l'Equip: Sistema de suspensions i direcció, participació
en el disseny dels conjunts mecànics.
Ricard Bosch Tous (1954)
Doctor enginyer industrial, especialitat Electricitat
Tasca en l’Equip: Director acadèmic del projecte en la
part d’enginyeria elèctira i de conjunt. Suport logístic i de
relació institucional
Enric Trillas Gay (1955)
Doctor enginyer industrial, especialitat Mecànica (estructures)
Tasca en l’Equip: Director academic del projecte en la
part d’aerodinàmica.
94