Több mint 3000 kilométer egy liter benzinnel: Shell Eco-marathon

Az üzemanyag-takarékosság új dimenzióját hirdeti a Shell Eco-marathon. Míg a személyautóknál már piszkosul örülünk, ha 5 liter alá szorítható a valós fogyasztás (amire azért bőven van példa), a Shell Eco-marathon résztvevői az egy literrel megtehető távban mérkőznek, s az idén 30. alkalommal megrendezésre kerülő futamon az élmezőny több mint 2500 kilométert tesz meg egyetlen liter - a névadó szponzor által biztosított, szigorúan bevizsgált - 95-ös benzinnel. Volt már amúgy ennél jobb eredmény, a 27 éve bajnok francia Microjoule La Joliverie csapat Microjoule nevű autója 2009-ben 3771 km/l eredményt ért el, majd 2010-ben újabb hihetetlen rekord született: 4896,1 km/l, ráadásul bioetanollal, japán csapat által. Azóta azonban változtak a szabályok. Évről évre módosulnak, így például az idei az utolsó esztendő, amikor engedélyezett a hátsókerék-kormányzás.
Fontos leszögezni, hogy a versenyt nem úgy kell elképzelni, hogy valóban megteszik a hirdetett távot az autók kapszulajárművek, hanem kijelölt pályán 25 kilométert egy óra alatt kell teljesíteniük, majd tömegméréssel számolja ki a zsűri, hogy mennyi üzemanyagot égettek el, s azt szorozzák fel, hogy megkapják a km/l számot. A pálya idén harmadik alkalommal is a hollandiai Rotterdamban kijelölt utcai útvonal lesz, melyet az eddigi években megszokottól eltérő irányban kell majd teljesíteniük a versenyzőknek, hogy mindenki újnak érezhesse a pályát, s hogy a korábbi pilótákkal egyező esélyekkel indulhassanak az újak. Rotterdamra pedig nem véletlenül esett a választás, az utcai pályán a nézőkhöz a lehető legközelebb vihető a Shell Eco-marathon. A program nem csak innovációs műhely, hanem kiváló ugródeszka is a jövő mérnökeinek. Ahogyan számos, az autóipar által ma már alkalmazott megoldás kifejlesztésében részt vett, úgy temérdek mai mérnöknek adott kiváló első tapasztalatokat és sikerélményeket, a csapattagok pedig biztosak lehetnek benne, hogy szakmai múltjukban jól fog mutatni a Shell Eco-marathon tapasztalata.
Hazánkból összesen 5 csapat indul, de csak kettő járművét hajtja benzin, további kettő elektromos, egy pedig hidrogén üzemanyagcellás villanyautó. Utóbbi, azaz a Pécsi Tudományegyetem Pollack Eco Team csapata biztos lehet a hazai kategóriagyőzelemben, hiszen nincs ellenfele. Az eddigi magyar bajnok azonban a Kecskeméti Főiskola csapata, amely 2012-ben 2696 kilométert tett meg egyetlen liter benzinnel, ezzel az eredménnyel akkor a prototípus kategóriában második helyen végeztek.
A jellemző sebesség 25-30 km/óra a minél kedvezőbb fogyasztás érdekében - tudtuk meg a hazai csapatokat bemutató sajtótájékoztatón. Bár a versenyen több különböző kategória is van, az autók építésében bőven lehet találni hasonló elemeket. Ilyen például a szénszál erősítésű műanyag. Gyakorlatilag az összes csapat ilyen önhordó karosszériát alkalmaz, ám amúgy bőven vannak különbségek. Az öt magyar csapatból négy a prototípus-kategóriában indul, míg egy – a győri Széchenyi Egyetem SZEnergy csapata UrbanConcept, azaz városi mobilitási koncepció kategóriában indul – elektromos hajtással.
A győriek még programoznak
Bár a budapesti közös sajtótájékoztatóra pont a győriek nem tudták elhozni autójukat – azt ugyanis még programozták az otthon maradt csapattagok, megérdemlik, hogy elsőként őket mutassuk be. 2011-ben elnyerték a Shell Eco-marathon Europe Team Spirit különdíjat, akkor ugyanis a gépátvétel kapcsán kétszer is átépítették autójukat a helyszínen, mire végül megkapták a rajtengedélyt. Nem csak akkor bizonyították, hogy bármikor képesek autójukat átépíteni, hanem azóta többször is, 2013-ben teljesen új autóval kellett előállniuk, ugyanis akkor szűnt meg a napelemes SolarUrban kategória, azóta a Battery-electric kategóriában indulnak villanyautóval. Idén a tavalyihoz mérten csökkentett tömeggel, az előírásoknak megfelelően immár saját motorvezérlő elektronikával. Emellett járművük új hátsó felfüggesztést kapott, és számos további gépészeti átalakítás történt a karosszéria alatt is, melyekkel a tavalyi – 32 fős mezőnyben – elért 7. helynél jobbat céloznak.
A magyar rekorderek
Bár a Shell Eco-marathonon 2012-es 2696 km/l értékével (és második helyével) magyar bajnok a Kecskeméti Főiskola GAMF csapata, tavaly Finnországban 3082 km/l eredményt is elértek saját fejlesztésű 45 cm³-es, (1800-3600 1/perc között) 600 W teljesítményű injektoros négyütemű motoros járművükkel.
A GAMF csapat 2009 őszén alakult. Először 2010-ben indultak a Shell Eco-marathon Europe versenyen Lausitzban a benzines prototípus kategóriában. Akkor Megameter I nevű járművük önhordó szénszálas karosszériájába egy saját fejlesztésű és gyártású motort építettek be, autójuk a megcélzott legalább 1000 kilométeres hatótáv – egymillió méter – miatt kapta a Megameter nevet, ám már az első alkalommal 1588 km/liter teljesítményt értek el, amely akkor 8. helyezést jelentett.
A hajtás és a kormányzás a korábbi gépekhez hasonlóan most is a hátsó szóló keréké. A Megameter IV járműnél fontos újítás a tavalyi évhez képest a saját tervezésű és egyedi gyártású dugattyú, valamint hajtórúd alkalmazása, de frissek a kerékagyak is. Továbbá a régebbi alumínium hengerfejet titán ötvözetre cserélték, és szintén idei újítás az intelligens algoritmusra épülő 4,3”-os kijelző is, amelyen a pilóta nyomon követheti a legfontosabb információkat, például a sebességet, a hengerfej hőmérsékletét, az üzemanyag-nyomást, valamint az akkumulátor feszültségét.
Nem csak a felsőoktatás verseng
Míg a Shell Eco-marathon magyar csapatainak négyötöde a felsőoktatásból kerül ki, a kecskeméti Kandó Kálmán Szakközépiskola és Szakiskola 2010-ben alapított Kandó-Electric csapatával középiskolások is mérkőznek, nem is rossz eredményekkel. 2011-ben a verseny egyetlen magyar középiskolás csapatának már az első versenyköre eredményes volt, majd körről körre javulva végül 371 kilométert teljesítettek 1 kWh energiával. Ez összesítésben a 6. helyet jelentette az elektromos koncepcióknál, a középiskolás csapatok mezőnyében ebben a kategóriában az első helyezést érték el a kecskeméti középiskolások.
A csapat 2011-ben még kölcsön-karosszériába épített saját fejlesztésű hajtással és programozható vezérléssel indult Lausitzban, a 2012-es megmérettetésre már saját tervezésű és kivitelezésű karosszériába építették be a középiskolás diákok az elektromos hajtást és vezérlést, a 2013-as rotterdami versenyen pedig szintén második autójukkal és új hajtással 187 km/liter eredményt értek el, amellyel a 22. helyen végeztek.
Az idei versenyre teljesen új autóval készül a 9. és 11. osztályos diákokból álló középiskolás csapat, amely 25-30 kg-ot nyom részben a megváltozott szénszövetnek és méhsejtanyagnak köszönhetően.
Van, aki már elöl kormányoz
Jövő évtől lesz kötelező az első kerekek kormányzása a Shell Eco-marathonon, de már most is van olyan magyar csapat, amely megfelel ennek az előírásnak, ilyen az Óbudai Egyetem OECO teamje, mely idén hetedik alkalommal vág neki a megmérettetésnek. Most a karosszéria terén teljesen új, sokkal könnyebb konstrukciós megoldással állnak elő, amely jobban illeszkedik a pilótához, illetve pilótapároshoz, ugyanis egy ikerpár két tagja felváltva ül a volán mögé. Az elsőkerék-kormányzású autó új karosszériája karbonból és méhsejtből készült. Elektronikája telemetriai rendszeren keresztül 3G-s kapcsolat segítségével folyamatosan közli a menetadatokat a depóban dolgozó fejlesztőkkel. A fedélzeti kijelző mutatja a jármű sebességét, a motor hőmérsékletét, a fordulatszámot, a fogyasztást, a pozíciót, az akkufeszültséget és a körök számát. Az idei járműben a pilóta a kormányművet - a gyorsabb kiszállás érdekében - visszahajtva tudja majd maga elé elhelyezni, így a kormányban nincsenek vezetékek, ám a kormányra kerülnek az indító és leállító gombok, valamint a duda is.
A jármű hossza 280 cm, szélessége 74 cm, a földtől mért magassága pedig 60 cm. A kerékjárati ív kialakításakor a csapat törekedett az áramvonalas formára, viszont a megfelelő fordulósugár és a jármű szélessége miatt a kerékjáratot nem burkolták teljesen. A hajtást egy sokszorosan továbbfejlesztett, univerzális Honda GX35 (35 cm³-es), temérdek kisgéphez is használható négyütemű motor adja.
3D nyomtatóval is mérkőznek a hidrogénesek
A Pécsi Tudományegyetem Pollack Eco Team csapata nem csak abból a szempontból különleges, hogy egyedüli magyar versenyző a hidrogén üzemanyagcellás elektromos prototípus kategóriában, hanem abból is, hogy járművének számos alkatrészét saját 3D nyomtatójával készítette. Ez a csapat 2010-ben alakult azzal a céllal, hogy egy koncepciót építsen a 2011-es lausitzi Shell Eco-marathon Europe versenyre. Autójuk karosszériája üvegszálas technológiával készült, a hajtásról pedig egy 25 cm³-es négyütemű Otto-motor gondoskodott. A megmérettetésre azonban nem került sor, a motor meghibásodott, tartalékmotor híján pedig a csapat nem tudott a német versenypályán mérhető eredményt teljesíteni. 2011 második félévében elkezdték tervezni az immár elektromos hajtású autójuk formáját a 2012-es rotterdami Shell Eco-marathon Europe futamra, amely 2012-ben 86 km/kWh eredményt ért el. A 2013-as Shell Eco-marathon versenyre már saját műhelyben új autót építettek, és 123 km/kWh teljesítménnyel a 11. helyen végeztek.
A Pollack Eco Team a 2014-es Shell Eco Marathon Europe versenyre újratervezte a Hi-ORCA névre hallgató jármű hajtásrendszerét, elektronikáját és energiaellátását. A hidrogéncellás üzemeltetésben szerzett 4 éves tapasztalat eredménye egy teljesen új rendszer, amely a mérések alapján 30%-kal jobb hatásfokú, mint a korábbi egység. A sorozatos laboratóriumi tesztek eredményeként nem csak a jobb hidrogéngazdálkodás vezetett a sikerhez, hanem olyan szabályozó algoritmusok kifejlesztése is, amelyek optimalizálják a hidrogéncella és a hozzá kapcsolódó egységek önfogyasztását.
A csapat másik nagy fejlesztése az új ARM alapú elektronika, amely elosztott rendszerben dolgozik az egységek közt CAN busz alapú kommunikációval. Az ARM architektúra gyorsasága és bővíthetősége lehetővé teszi, hogy a korábbinál jóval több érzékelő által küldött jelet dolgozzon fel a központi elektronika, így optimálisabb működést érve el a motorvezérlés terén, ezzel is csökkentve a fogyasztást. A hajtásrendszerben is vannak finomítások: újak és finomabb csapágyazásúak a kerékagyak. Csökkent a jármű tömege, sofőrrel együtt 78 kg a versenysúly.
Mivel a csapat beszerzett egy 3D nyomtatót, egyre több 3D nyomtatott alkatrészt használtak a fejlesztések során. Így az új versenykormány is 3D nyomtatással készült, amelyben a gombok és a kijelző kezelését is külön kontroller végzi, amely szintén CAN buszon küldi az adatokat a központi vezérlőnek. A rendszerrel így lehetségessé vált a távirányíthatóság és a verseny közbeni folyamatos adatkapcsolat is. A csapat természetesen Európa élmezőnyében kíván végezni, a magyar kategóriabajnoki címet pedig már a futam megtétele után bezsebelheti. Mit profitálhatunk ebből?
A laboratóriumi versenyzés hosszú távon természetesen a hétköznapi autók számára is ad átvehető megoldásokat, de tapasztalatokat, trükköket már most bárki elleshet a csapatoktól. A több ezer kilométer/liter adatokból kijózanodva a napi közlekedéshez három alapszabály megjegyzése ajánlott a fogyasztáscsökkentéshez: a cipelt tömeg mérséklése, a lehetőleg egyenletes tempó tartása, azaz a fölösleges gyorsítások elkerülése és természetesen a visszafogott sebességválasztás.