Vehículo solar para niños
Un vehículo solar es un tipo de vehículo que se mueve gracias a la energía solar. Utiliza un motor eléctrico que funciona con la electricidad que producen los paneles solares instalados en su superficie. Estos paneles transforman la luz del sol directamente en electricidad.
Esta electricidad puede usarse al instante para mover el motor o guardarse en baterías para usarla más tarde. A diferencia de otros vehículos que se cargan con electricidad de fuentes externas, los vehículos solares generan su propia energía directamente del sol.
Actualmente, los coches solares no son tan comunes para el uso diario. Aunque pueden funcionar sin sol por un tiempo limitado, sus paneles son delicados. Además, los equipos que los diseñan se han centrado más en que funcionen bien que en la comodidad de los pasajeros. La mayoría de estos vehículos solo tienen espacio para una o dos personas.
Los vehículos solares participan en emocionantes carreras, como la World Solar Challenge o la American Solar Challenge. Estos eventos son apoyados por organizaciones que buscan impulsar el desarrollo de nuevas formas de transporte. Muchas universidades y equipos profesionales, incluyendo empresas grandes, compiten para mejorar la tecnología y las habilidades de sus estudiantes.
Contenido
¿Cómo funciona un vehículo solar?
Un vehículo solar es una maravilla de la ingeniería que combina varias partes para aprovechar la energía del sol.
La cabina del conductor
La cabina de un vehículo solar suele tener un solo asiento, aunque algunos modelos pueden tener dos. Dentro, encontrarás elementos parecidos a los de un coche normal, como los frenos, el acelerador, las luces intermitentes y los espejos retrovisores (o cámaras). A veces, también tienen control de velocidad y ventilación. Una radio permite al conductor comunicarse con su equipo durante las carreras.
El conductor debe estar atento a varios indicadores, como el nivel de la batería o la energía que se está generando. Esto es clave para evitar problemas y mantener el vehículo en movimiento.
El sistema eléctrico: el cerebro del vehículo
El sistema eléctrico es la parte más importante de un vehículo solar, ya que controla toda la energía. Las baterías funcionan como el "depósito de combustible", guardando la electricidad para cuando se necesite. Los vehículos solares usan diferentes tipos de baterías, como las de plomo, níquel-cadmio o litio. Las baterías de plomo son más baratas, pero también más pesadas. Estos vehículos suelen operar con voltajes entre 75 y 170 voltios.
La electrónica de potencia se encarga de regular la electricidad. Incluye componentes que maximizan la energía que viene de los paneles solares y la envían al motor, protegiendo también las baterías de sobrecargas. El controlador del motor ajusta la electricidad que llega al motor según lo que el conductor pida con el acelerador.
Muchos vehículos solares tienen sistemas avanzados que registran toda la información eléctrica en tiempo real. Incluso los más sencillos muestran al conductor el voltaje y la corriente de la batería.
El tren de transmisión: el motor y las ruedas
El motor y la transmisión de un vehículo solar son únicos. El motor eléctrico suele mover una sola rueda (casi siempre la trasera) porque no necesita mucha potencia. Estos motores suelen tener entre 2 y 5 caballos de fuerza. El tipo más común es un motor de corriente continua sin escobillas.
Normalmente, no se usan cajas de cambios, ya que el motor se encarga de la transmisión. Hay tres tipos principales de transmisión:
- Transmisión directa con una sola reducción.
- Transmisión por correa de relación variable.
- Transmisión directa.
La transmisión directa es la más utilizada.
Sistemas mecánicos: ligereza y resistencia
Los sistemas mecánicos se diseñan para que el vehículo sea lo más ligero posible y tenga poca fricción, pero sin perder resistencia. Se usan materiales como el titanio y otros compuestos especiales para lograr una buena relación entre resistencia y peso.
La mayoría de los vehículos solares tienen tres ruedas: dos delanteras para la dirección y una trasera que sigue el movimiento. Algunos tienen cuatro ruedas, como un coche normal.
Los frenos de disco son los más comunes por su buena capacidad de frenado. Pueden ser mecánicos o hidráulicos y están diseñados para moverse libremente.
Los sistemas de dirección varían mucho, pero siempre buscan ser eficientes y fiables para que los neumáticos duren más y no se pierda energía. Las carreras de vehículos solares han impulsado a los fabricantes a crear neumáticos especiales, lo que ha mejorado la seguridad y el rendimiento.
Paneles solares: capturando la luz del sol
Los paneles solares están formados por cientos de células fotovoltaicas que convierten la luz solar en electricidad. Los vehículos pueden usar diferentes tipos de células, como las de silicio o arseniuro de galio. Estas células se conectan en cadenas para formar un panel.
El diseño de un panel solar es muy importante. Si una célula queda en la sombra, puede bloquear la corriente de toda la cadena. Para evitar esto, se usan diodos especiales que permiten que la corriente siga fluyendo. También se colocan diodos para evitar que la batería envíe corriente de vuelta al panel.
La energía que produce un panel solar depende del clima, la posición del sol y la capacidad del panel. En un día soleado, un buen panel puede generar más de 2 kilovatios de energía.
Algunos vehículos solares incluso han usado velas para aprovechar la energía del viento, si las reglas de la competición lo permiten.
Carrocería y chasis: forma y seguridad
Los vehículos solares tienen formas muy particulares. Su diseño busca reducir la resistencia del aire, maximizar la exposición al sol, ser muy ligeros y, sobre todo, seguros.
El chasis, que es la estructura principal del vehículo, se diseña para ser muy rígido y seguro, pero con el menor peso posible. Hay tres tipos de chasis:
- Estructura espacial: Usa tubos soldados que soportan la carrocería.
- Semi-monocasco: Utiliza vigas y otras partes de resina para soportar el peso.
- Monocasco: La propia carrocería es la estructura que soporta la carga.
Se usan mucho las resinas compuestas en los vehículos solares. Materiales como la fibra de carbono, el Kevlar y la fibra de vidrio son muy comunes. Estos materiales son tan fuertes como el acero, pero mucho más ligeros.
Estrategia en las carreras solares
En una carrera de vehículos solares, es fundamental usar la energía de la forma más eficiente posible. Por eso, los equipos controlan la velocidad, el consumo de energía y la energía que cargan los paneles solares. Algunos equipos usan telemetría, un sistema que observa y registra toda la información del vehículo en tiempo real.
La estrategia de carrera depende de las reglas y las condiciones. Como la resistencia del aire aumenta mucho con la velocidad, la energía también se gasta más rápido. Por eso, la mejor estrategia suele ser viajar a una velocidad constante. Los equipos usan programas de computadora para calcular la velocidad ideal según las condiciones.
Carreras de vehículos solares
Dos de las carreras más importantes son la World Solar Challenge y la North American Solar Challenge. En ellas participan equipos de universidades y empresas de todo el mundo.
Las empresas compiten para que sus equipos de diseño ganen experiencia con energías alternativas y materiales avanzados. Las universidades participan para que sus estudiantes aprendan a diseñar vehículos de alta tecnología. Estas carreras suelen ser patrocinadas por organizaciones interesadas en promover las energías renovables.
Los vehículos solares necesitan equipos de apoyo muy grandes, similares a los de las carreras de coches profesionales. Esto es especialmente cierto en la World Solar Challenge, que atraviesa zonas muy remotas. También hay otras carreras como la de Suzuka en Japón o la Phaethon en Grecia.
La North American Solar Challenge de 2005, que fue desde Austin, Texas, hasta Calgary, Canadá, fue la sucesora de la American Solar Challenge. Esta última se había corrido en 2001 y 2003 por la famosa Ruta 66.
En 2011, Chile organizó la primera carrera de coches solares de Latinoamérica en el Desierto de Atacama, el más árido del mundo. Se llamó Atacama Solar Challenge 2011. En esta carrera, el vehículo "INTIKALLPA" de la Universidad de La Serena ganó el primer lugar en la categoría Desafío Solar Atacama.
En 2012, se realizó la segunda edición de esta carrera. El equipo "Antakari" de la Universidad de La Serena volvió a ganar con su vehículo "INTIKALLPA 2", recorriendo 1300 km en 4 días. El vehículo "EOLIAN 3" de la Universidad de Chile quedó en segundo lugar. En la categoría de triciclos, ganó el equipo "MECATRONICA" de la Universidad Católica de Chile.
Exploración espacial con vehículos solares
Los vehículos solares más exitosos quizás sean los "rovers" que se han usado para explorar la superficie de la Luna y de Marte, como el proyecto Mars Pathfinder en 1997. Estos pequeños robots usan paneles solares para moverse y enviar información a la Tierra.
Véase también
En inglés: Solar car Facts for Kids
