Racewagen krijgt de wind van voren

Mischa Brendel

Met een auto op windenergie zo snel mogelijk tegen de wind in rijden. Dat is in een notendop het doel van de internationale WindTurbine Race (WTR) die dit jaar voor de derde maal is gehouden, voor de tweede keer in Denemarken.

De Spirit of Amsterdam II, de windauto waarmee het studententeam van de Hogeschool van Amsterdam (HvA) dit jaar meedeed aan de windrace, heeft nog het meeste weg van een overdekte ligfiets met erboven een uit de kluiten gewassen ventilator. Toch wist het HvA-team dat vorig jaar meedeed met de WTR met eenzelfde soort auto een gemiddelde snelheid van 22 km/h te behalen, wat goed was voor de eerste plaats. Wat deze prestatie nog uitzonderlijker maakt, is het feit dat de HvA vorig jaar zijn debuut maakte bij deze internationale race. En ook dit jaar wist de HvA indruk te maken: voor de tweede keer op rij wonnen zij de race. Wist de Spirit of Amsterdam de overwinning te behalen met een rendement van 64 procent; opvolger Spirit of Amsterdam II heeft dit rendement met twee procent opgeschroefd. Bij een windsnelheid rond de 5,5 m/s wist de windauto van de HvA de afstand van 400 meter in twee minuten en twintig seconden af te leggen. Dat het meedoen met een nieuwe auto nodig was om de eerste plaats op naam te kunnen schrijven, bleek uit het feit dat de auto van vorig jaar, die ook meedeed, de derde plaats behaalde.

 

Bij de Spirit of Amsterdam II zet de draaiing van de propeller via twee haakse overbrengingen de wagen in beweging. ‘Het lijkt heel tegennatuurlijk om tegen de wind in te rijden op diezelfde wind’, zegt Marike Kok. Zij was dit jaar – net als vorig jaar – de coureur. ‘Toch is het eigenlijk heel logisch’, vervolgt ze. ‘Stel: je hebt een windsnelheid van 20 km/h. Wanneer je auto vervolgens met een snelheid van 10 km/h tegen de wind in gaat rijden, heb je opeens geen windsnelheid van 20km/h meer die je kunt gebruiken, maar een van 30km/h. Hoe harder je gaat, hoe meer windsnelheid je kunt benutten.’

 

Goed gejat

Een van de nadelen voor het team van de HvA dit jaar was hun succes van vorig jaar. Kok: ‘de andere teams hebben dingen van ons afgekeken om dit jaar op hun eigen auto’s toe te passen. Zo gebruikte het team van INHolland dit keer dezelfde turbine als wij.’ Deze windturbine is oorspronkelijk bedoeld voor particulieren om op kleine schaal elektriciteit op te wekken.

 

De overwinning heeft de HvA dit jaar onder meer te danken aan een aantal ingrijpende veranderingen. Zo is de nieuwe auto zo’n honderd kilogram lichter dan zijn voorganger, die circa 250 kg woog. En ook de versnelling van de wagen is verbeterd: ‘Vorig jaar had de wagen een handgeschakelde versnellingsbak afkomstig van een brommer’, vertelt Jan-Willem Meijer, die het project heeft begeleid. Meijer is docent en tevens labbeheerder van het innovatielab aan de HvA, een plek waar het MKB uit de regio ondersteuning vindt bij actuele innovatievraagstukken. Meijer: ‘Dit jaar hadden we een elektronische schakelbak. De reactietijd van de coureur is dan geen zwakke schakel meer.’

 

Bovendien leverde deze aanpassing twee studiewerkplekken op, want uiteindelijk blijft het een project waarbij studenten uit verschillende technische richtingen samenwerken en hier studiepunten voor krijgen. ‘Ik was er samen met een aantal andere docenten wel als ondersteuning’, vervolgt Meijer, ‘maar mijn inbreng in het ontwerp van de auto is minimaal geweest: het blijft een studentenproject.’ Dat het tienkoppige team die opdracht aankon, laat niet alleen de overwinning zien, maar ook het nieuwe ontwerp van de auto, aldus Meijer: ‘Een van de studenten kwam op het idee om niet één, maar twee naafversnellingen in te bouwen. Op die manier kun je het schakelen tussen versnellingen naadloos in elkaar over laten gaan. Hierdoor gaat het schakelen nog sneller.’

 

Een van de sterkste punten van de twee Spirits of Amsterdam zijn de verwisselbare rotoren. Omdat het studententeam veel aan het ontwerp van de auto heeft gestandaardiseerd, is het een klusje van een paar minuten om de meest geschikte rotor voor dat moment op de wagen te monteren, waarbij men kan kiezen tussen een drie-, een vijf- en een zesbladsrotor. De laatste twee hebben een hogere koppel bij een lager toerental en zijn geschikter voor lagere windsnelheden. De Amsterdamse studenten hielden tijdens de race het weer tot op het laatste moment bij en besloten dan pas met welke rotor de wagen zou gaan rijden. ‘Het Deense team had vorig jaar een alternatieve oplossing die in theorie goed werkt’, vertelt Kok. ‘Ze hadden een rotor met verstelbare bladen, zodat ze de optimale hoek in konden stellen ten opzichte van de windsnelheid. In de praktijk ging het instellen van de rotorbladen echter veel te traag.’

 

Op 17 september, een week voor de race, reed de Spirit of Amsterdam II haar eerste testrit. Mechanisch was alles dik in orde, maar op elektronisch vlak bleek een en ander mis: de elektronische schakelbak werkte niet. Meijer had echter alle vertrouwen in een goed afloop en terecht, zo blijkt.