Sådan vinder du økorace: Styr brændselscellen og byg alt selv

Illustration: Thomas Djursing

Da den franske bil Polyjoule kørte 4896 kilometer på, hvad der svarer til en liter benzin, så beviste de samtidig, at det ikke er nødvendigt at opfinde helt nye løsninger for at hamre energiforbruget i bund.

Ifølge designerne bag er der ingen åbenbaring i form af eksempelvis en helt ny brændselscelle. De studerende har blot optimeret eksisterende teknologier, og i løbet af bilens fem-årige udviklingsperiode er bilens industrielle produkter blevet smidt ud og erstattet af produkter, som er blevet udviklet fra bunden.

Effekttabet fra de fleste industrielle produkter er nemlig så enormt, at de studerende i mange år endnu kan blive ved med at optimere eksisterende løsninger og stadig gøre sig håb om at vinde, vurderer en af designerne bag Polyjoule, professor Didier Trichet fra elektroingeniørafdelingen på Nantes Universitet i Frankrig.

Læs også: Video: Se hvordan vinderbilen fra DTU kører på naturgas

»Tag din mobiltelefonoplader eller traditionelle omformere i biler. De har alle det til fælles, at de bruger langt mere energi end nødvendigt. Det er fordi, at de er udviklet til flere forskellige formål eller fordi udviklerne simpelthen ikke har haft fokus på det. Optimere du effektforbruget på alle enkeltdelene så kan minimere effekttabet utroligt meget, og derfor er der udsigt til, at vi kan køre meget længere i vores brændselscellebil de næste år,« siger Didier Trichet.

Brændselscelle og motor er i perfekt harmoni

For eksempel har de studerende bag Polyjoule haft stor succes med at minimere strømtabet i overførslen mellem brændselscellen og motoren.
Hvor traditionelle systemer ofte har flere omformere og i nogle tilfælde også et batteri til lagring af energi, hvis eksempelvis bilen kører frihjul ned ad bakke eller står stille i tomgang, så har de studerende kun en omformer med tilhørende controller. Hvis brændselscellen kan styres så præcist, at den leverer nøjagtigt det output, som motoren skal bruge, så er der nemlig ingen grund til at gemme overskydende energi, for den bliver simpelthen ikke produceret. Og her ligger en del af forklaringen på Polyjoules succes.

»Vi har simpelthen fundet en nøjagtig overensstemmelse mellem vores motor og brændselscelle,« siger Didier Trichet.

Hver celle skal overvåges

I den danske lejr er den nu garvede deltager i økoracet, ph.d studerende Kim Rene Hansen fra DTU, der har deltaget fem år i træk, enig med sin franske kollega i, at styringen og overvågningen af brændseslcellen er et af de områder, hvor der er sket størst udvikling gennem de seneste års racerløb og stadig vil ske en tydelig udvikling.

»Det er klart her, det rykker mest,« siger Kim Rene Hansen og peger på, at der er kommet flere hold, som overvåger hver enkelt lille celle i den store brændselscelle, et princip som også holdet bag Polyjoule benytter sig af. Det svarer til at have en gammeldags stereoblaster med en masse batterier og måle på hver enkelt batteri for at kende effekten i stedet for at måle på effekten af alle batterierne til sammen.

Den rette dosis vand giver mindst effekttab

Måling af hver enkelt celle giver langt bedre muligheder for at optimere brændselscellen ved for eksempel at gennemblæse cellestakken, hvis der bliver dannet for meget fugt i cellen eller omvendt at øge vandindholdet.

Selvom affaldsproduktet fra eksempelvis en PEM-brændselscelle, som DTU bruger, er vand, så er det også nødvendigt, at der tilføres vand til selve brændselscellens membran for at få brændselscellen til at fungere. Men er der for meget vand i membranen,www.ing.dk
vil det blokere for protonernes bevægelse og sænke effekten.

»Vi er blevet meget beviste om, at styringen af fugtindholdet i brændselscellen er utrolig vigtigt for effektiviteten, og derfor har vi også lagt et ekstra arbejde i at få en forståelse af luftens flow gennem cellen,« siger Didier Trichet.

Næste skridt for holdet bag Polyjoule bliver at øge effekten af deres elektromotor og det burde gøre dem i stand til at vinde den absolutte verdensrekord på 5385 kilometer på, hvad der svarer til en liter benzin. Men selvom det er hemmeligt, hvad deres bil kørte i egne test før løbet, så tyder optimismen i den franske lejr på, at rygterne om 5000 - 6000 km/l ikke er helt grundløse.