Onda Solare
# Onda Solare

Onda Solare è una Associazione Sportiva Dilettantistica specializzata nell'impiego di materiali e tecnologie avanzate per la mobilità sostenibile. Formata da professori, ricercatori e studenti dell'Università di Bologna, insieme a professionisti, costruttori e semplici appassionati, a partire dal 2005 hanno realizzato 4 veicoli da competizione a trazione elettrico solare. L'obiettivo generale è quello di dimostrare come risulti possibile utilizzare l'energia solare per una mobilità efficiente ed ecologica.

## Storia

Nel 2005 il gruppo progetta e costruisce un primo veicolo a pedalata assistita ('Emilia I') che, guidato da una squadra di sole donne, partecipa al World Solar Cycle Challenge, classificandosi terzo ed unico team europeo. Nel 2011 nasce la prima auto solare ('Emilia II'), una monoposto a tre ruote, che utilizza le più avanzate tecnologie disponibili sul mercato, le competenze di esperti nel mondo delle corse e dei ricercatori dell'università di Bologna. Rappresenta la prima vettura solare italiana, capace di percorrere al World Solar Challenge del 2011 circa tremila chilometri con la sola energia solare. Nel 2013 è progettato e realizzato il successivo modello ('Emilia III'), una monoposto a quattro ruote, dove sono inserite diverse importanti innovazioni, frutto prevalente di uno sviluppo interno, che limita il ricorso a tecnologie già consolidate. In particolare, la trazione è offerta da due motori elettrici integrati nella struttura in carbonio delle ruote posteriori, in grado di offrire un rendimento >94% e una velocità massima >110 km/ora. Tra le altre innovazioni si possono citare: sistema di gestione intelligente delle batterie agli ioni di litio e delle celle fotovoltaiche, la riduzione del peso mediante uso massivo dei compositi a fibra di carbonio, anche per freni e sospensioni, una scatola dello sterzo di derivazione Formula 1, lo studio aerodinamico ed il nuovo design. Al World Solar Challenge del 2013, il veicolo percorre 3021 km nel deserto australiano arrivando al traguardo in decima posizione. Nel 2015 il veicolo partecipa all' Abu Dhabi Solar Challenge, una gara ad invito riservata alle migliori auto solari al mondo, classificandosi di nuovo decima. Nel 2016, dopo diverse modifiche tecniche che ne consentono un alleggerimento, prende parte alla Carrera Solar Atacama in Cile, dove si classifica seconda. Segue la partecipazione all'Illumen European Solar Challenge, una gara di efficienza in circuito dove il veicolo percorre circa 1.000 km nelle 24 ore arrivando terzo. Le successive gare, al Moroccon Solar Race Challenge e Eco Albi Solar Race (Francia) vedono entrambe il successo della solar car italiana.

Il Veicolo di Classe Cruiser Emilia 4, ha vinto l'American Solar Challenge 2018 terminando i 2785 km del percorso sfruttando esclusivamente l'energia del sole e senza ricariche esterne.

## Veicoli

Onda Solare ha costruito negli anni diversi veicoli solari.

| Modello | | Aemilia | Emilia II | Emilia III | Emilia IV |
| - | - | - | - | - | - |
| Anno | | 2005 | 2011 | 2013 | 2018 |
| Categoria | WSC | e-bike | adventurer | challenger | cruiser |
| Occupanti | | 1 | 1 | 1 | 4 |
| Lunghezza | cm | | | 450 | 461 |
| Larghezza | cm | | | 180 | 177 |
| Altezza | cm | | | 120 | 123 |
| Peso (incl. batterie) | kg | | | 195 | 315 |
| Aerodinamica | Cx | | | 0.129 | 0.211 |
| Motori | kW | | 1 | 2x1.2 | 2x4.0 |
| Velocità massima | km/h | | 100 | >120 | 110 |
| Velocità di crociera | km/h | 35 | 50 | 70 | 55 |
| Autonomia | km | | | 300 | 750 |
| Pannello (potenza) | W | 1 | | 1200 | 1100 |
| Pannello (dimensioni) | mq | | 6 | 6 | 5 |

## Challenger

Alla categoria WSC dei 'Challenger', monoposto sviluppati per gare di efficienza e velocità, appartiene il modello Emilia III, completato a ottobre 2013, che presenta le seguenti caratteristiche tecniche:

Dimensioni del veicolo → Lunghezza: 4.50 m. Larghezza: 1.8 m. Altezza: 1.2 m. Peso veicolo: 195kg (incluse batterie)

Aerodinamica → Superficie frontale: 0.994 $m^2.$ Cx: 0.129 (da simulazione)

Performance → Velocità massima: 120km/h. Consumo (a 70km/h): 17Wh/km. Consumo petrolio equivalente (a 70km/h): 0.15 L/100km. Autonomia solo a batteria (a 70km/h): 300km

Pannello fotovoltaico → Produttore celle: Sunpower Corporation. Fornitore: Solbian Energie alternative. Tipo di cella: Silicio Monocristallino. Efficienza massima(25 °C): 22%. Numero celle installate: 391. Superficie totale installata: $6m^2.$ Potenza massima pannello: 1200W.

Maximum Power Point Tracker → Produttore: Università di Bologna – ST Microelectronics. Boost Converter, generazione distribuita. Potenza nominale singolo stadio: 100W. Efficienza max: 98%. Peso singolo stadio: 125g. Numero MPPT: 16.

Batterie → Produttore: Panasonic. Tipo: Li-Ion NCR18650B 3.3Ah. Tensione nominale: 120V. Ah nominali: 43Ah. Energia totale: 4800 Wh. Peso: 21kg. Numero totale celle: 403.

Meccanica → Telaio: Fibra di Carbonio. Sospensioni: Balestre. Pneumatici: Michelin. Freni: A disco, doppio impianto idraulico.

Motori → Produttore: Università di Bologna – TemElectricMotors. Tipologia: Motoruota sincrona a magneti permanenti superficiali. Potenza nominale: 1100 W. Potenza massima: 4.000 W. Coppia massima: 45Nm. Peso: 10kg. Numero motori installati: 2 posteriori.

Inverter di trazione → Produttore: Università di Bologna. Tipologia: Inverter trifase, controllo ad orientamento di campo. Tensione massima ingresso: 200V. Corrente massima: 250A.

Battery Management System → Produttore: Università di Bologna - TBE. Tipologia: Controllo tensioni di cella ed equalizzazione passiva.

## Cruiser

Alla categoria WSC dei 'Cruiser', veicoli adatti al trasporto di passeggeri, appartiene il modello Emilia IV, completato a giugno 2018, che presenta le seguenti caratteristiche tecniche:

Dimensioni del veicolo → Lunghezza: 4.610 m. Larghezza: 1.775 m. Altezza: 1.230 m. Carreggiata anteriore: 1.320 m. Carreggiata posteriore: 1.200 m. Interasse: 2.772 m. Massa a vuoto: 315 kg (incluse batterie). Massa massima: 650 kg. Distribuzione masse: 55% fronte, 45% retro (variabile ±5% tramite spostamento pacco batteria)

Aerodinamica → Superficie frontale: 1.60 $m^2.$ Coefficiente aerodinamico (Cx): 0.20.

Prestazioni → Velocità massima: >110 km/h. Consumo: 21 Wh/km (a 55km/h). Autonomia batteria: >750 km (a 55km/h).

Pannello fotovoltaico → Celle SunPower E60. Tecnologia: Silicio Monocristallino. Efficienza massima celle: 24% (25 °C). Numero di moduli: 7. Numero totale celle: 326. Superficie installata: $5m^{2..}$ Potenza massima pannello: 1100W. Convertitore per pannello fotovoltico: Maximum Power Point Tracker. Produttore: Università di Bologna. Tipologia: Boost Converter, generazione distribuita. Potenza nominale singolo stadio: 200W. Efficienza max.: 98%. Peso singolo stadio: 100 g. Numero MPPT: 7.

Pacco Batteria → Tipo di celle: Ioni di litio - LiNiCoAlO2. Produttore e modello cella: Samsung INR18650-35E. Capacità nominale cella: 3.4 Ah. Costruzione pacco batterie: Università di Bologna. Configurazione pacco: 2x48P14S. Numero totale di celle: 1344. Tensione nominale pacco: 48V. Ah nominali pacco: 331.2 Ah. Energia totale: 16.1 kWh . Battery Management System: Università di Bologna. Architettura BMS: distribuita. Limitazione e protezione: corrente di stringa, tensione di cella, temperatura di cella. Numero di sensori di temperatura: 2688. Tipo di equalizzazione: attiva. Raffreddamento pacco: aria. Dimensioni pacco: 1160x460x220 mm. Struttura esterna: composito fibra di carbonio e kevlar. Peso complessivo pacco: 83 kg (con contenitore). Posizionamento batteria: tunnel centrale.

Motori → Costruttore: Università di Bologna. Tipologia: Macchina sincrona magneti permanenti superficiali (SPMSM) a rotore esterno. Rotore su struttura in composito, direttamente accoppiato alla ruota ed al freno meccanico . Statore :su struttura in composito. Potenza nominale (x1): 1300 W. Potenza massima: 3000 W. Coppia nominale: 35Nm. Coppia massima: 125 Nm. Efficienza: 97%. Peso:11 kg. Raffreddamento: aria naturale. Numero motori installati: 2, sulle ruote posteriori.

Inverter di trazione → Produttore: Università di Bologna. Tipologia: Inverter trifase, controllo ad orientamento di campo. Tensione massima ingresso: 60V. Corrente massima 200 ARMS. Efficienza: 98 %. Peso: 1.0 kg. Raffreddamento: aria naturale. Numero di inverter: 2.

Sistema controllo veicolo → Costruttore: Università di Bologna. Tipologia: controllo trazione e controllo energetico integrati Funzioni controllo trazione: mappe pedale selezionabili dal guidatore e cruise control Funzioni controllo potenza: limitazione potenza di trazione. Funzioni di protezione: motore, inverter, batteria. Sistema di comunicazione: 5 linee CAN 1Mb/s . Telemetria: bidirezionale su rete locale wi-fi. Interfaccia utente: cruscotto volante e touch screen avanzato 12’’.

Il progetto ha visto il finanziamento della Regione Emilia Romagna, attraverso la linea di intervento POR-FESR, con un intervento denominato "Un veicolo che viene dal futuro. Dall'idea al prototipo in meno di 24 mesi.". Nel triennio 2019-2021 è previsto lo sviluppo un'evoluzione del veicolo (denominato 'Emilia LT') finalizzato a potenziare le caratteristiche del prototipo da competizione per avvicinarlo ad un veicolo tradizionale.

## Competizioni

| Anno | Competizione | Categoria | Modello | Posizione |
| - | - | - | - | - |
| 2005 | World Solar Cycle Challenge | e-bike | Emilia I | 3 |
| 2011 | World Solar Challenge | adventurer | Emilia II | 21 |
| 2013 | World Solar Challenge | challenger | Emilia III | 10 |
| 2015 | Abu Dhabi Solar Challenge | challenger | Emilia III | 10 |
| 2016 | Carrera Solar Atacama | challenger | Emilia III | 2 |
| 2016 | Ilumen European Solar Challenge | challenger | Emilia III | 3 (di categoria) |
| 2016 | Moroccan Solar Race Challenge | challenger | Emilia III | 1 |
| 2017 | Eco Albi Solar Race | challenger | Emilia III | 1 |
| 2018 | American Solar Challenge | cruiser | Emilia IV | 1 (di categoria) |
| 2019 | World Solar Challenge | cruiser | Emilia IV LT | ritirata per una rottura |
| 2021 | Ilumen European Solar Challenge | cruiser | Emilia IV LT | 1 (di categoria) |
