Solaride’i insenerid töötavad järgmise põlvkonna päikeseauto kallal

2021. aastal valmis Solaride’i inseneride töökates kätes Baltikumi esimene päikeseauto. Üks ei saa jääda ilma teiseta (ja ehk tulevikus ka kolmandata) ja selleks, et 2023. aastaks Austraalias toimuvale Bridgestone World Solar Challenge’ile jõuda, alustati juba viis kuud tagasi tööd uue auto kallal. Päikeseauto valmimisprotsess on pikk ja põhjalik, koosnedes viiest etapist: kontseptsioon, disain, tootmise ettevalmistamine, tootmine, ehitus ja testimine. Praeguseks on juba paigas uue auto konseptsioon ja täie hooga käimas disainifaas.

Vigade parandus ja taustatöö

Uue auto konsepti paikapanekuks võttis tiim vana päikeseratsu mõtteliselt, aga osaliselt ka päriselt juppideks lahti ja hindas, mis on selle head ja vead ning kaardistas ära, mis töötas ja mis kohe üldse mitte. Teadmiste avardamiseks koguti infot ka laiast maailmast ja viidi end kurssi autode tehnoloogilise poolega ning uuendustega. Uue auto kontseptsiooni on põimitud eelmise auto vigade parandus ja tehnoloogilised uuendused, milleni on jõutud tehtud taustatöö abil. Ehkki kontseptsiooni faasis ei olda veel kindlad, milliseid tulemusi auto lõpuks päris teedel toob, on tiimil olemas siht, mille suunas liikuda.

Insenerid otsivad esimese päikeseauto juhtmestuse vigu. Foto: Joosep Kään

Teise hooaja päikesemasina valmimisprotsess erineb esimesest auto omast juba alates esimesest etapist. Esimese auto puhul seati fookus aerodünaamikale ehk sellele, et autol oleks võimalikult väike õhutakistus, millest lähtudes pandi esmalt paika auto kere konsept ja disain. Üsna pea peale seda mõistsid aga insenerid, et alustati valest kohast, sest kere suurus piiras seda, kui palju ruumi jääb detailide jaoks, mis oli vaja paigutada auto sisse. See tähendab, et lähtuda tuli sellest, mis mahub ent mitte sellest, mis oleks parim.

Uue auto puhul on meie insenerid aga juba kogenumad ja alustasid auto sisemusest. Esmalt pandi paika, kui palju ruumi vajab sõitja ja kaaspiloot, et neil masinat juhtides ka mugav ja turvaline oleks. Seejärel määrati ära ka auto üldised gabariidid ning ja liiguti edasi auto vedrustuse ja geomeetria paikapanekuni. See tähendab, et tegeleti auto juhitavusega, mille käigus määrati ära auto vedrustus ehk see kus asuvad rattad ja vedrustuse punktid, kuhu kinnituvad õõtsad. Viimaseks pandi paika ka auto toruraami esmane disain. See ümbritseb autos olevaid inimesi ja ühendab omavahel kinemaatika punktid, millele saab ehitada kõik muu vajaliku. Alles peale sõitjate ruumi, kinemaatika ning toruraami konsepti ja disaini paikapanekut, hakati selle ümber disainima kere.

Esmalt tuleb arvutis paika panna uue auto kontseptsioon. Fotol inseneeria valdkonna juht Mart Erik Kermes ja peainsener Karl August Tatunts. Foto: Simm Paap

Mudel, analüüs, mudel, analüüs…

Järgmise sammuna liigutakse disainifaasi, kuhu Solaride inseneeriatiim jõudis juba 4 kuud tagasi ja mis parasjagu hooga käimas on. Selles faasis hakatakse looma erinevaid disaine ja neid mudeldama, et katsetustest jõuda välja auto lõpliku disainini ehk selleni, kuidas auto päriselt välja näeb. See tähendab seda, et hakatakse tegema aerodünaamilisi analüüse, et leida kõige efektiivsema ehk madalaima õhutakistusega kerekuju ning sellele optimaalse suurusega toruraam. Oluline on, et autoraam ei oleks liiga “vedel”, ent seejuures siiski turvaline.

Paika pannakse ka auto elektroonika, mille puhul on uue auto juures peamine uuendus see, et sel korral arendatakse auto akupakk täitsa ise ega kasutata enam Tesla akumooduleid. Põhjuseid selleks on mitmeid nii alates soovist tuua sisse arendusvaldkondi kui ka eesmärgist vähendada auto massi. Ehitades akupakk ise, on tiimil võimalik luua akumoodulite mahutavus ja kuju, mis võtavad vähem ruumi ning töötada välja akudele optimaalsem kinnitusmeetod, mis kaalub oluliselt vähem kui eelmine. Sellel hooajal ongi tiim seadnud fookuse pigem auto massi vähendamisele, mis aitab tagada ka selle töökindluse – mida rohkem on autol massi, seda kiiremini see laguneb, sest kandvatel detailidel on rohkem koormust.

Solaride projekti on tulnud noored õppima ja arenema ning iga uue autoga on võetud sihiks teha midagi uutmoodi andes tiimiliikmetele uusi teadmisi ja kogemusi, mida nad kusagilt mujalt ei saa. Uute lahenduste loomisel tuleb aga säilitada kainet mõistust ja analüüsida, milline on ise disainitud ja ehitatud lahenduse puhul kasutegur ja kui palju on mõistlik selle nimel riske võtta.

Inseneeria tiim on jaotatud kolme valdkonda: mehaanika, elektroonika ja tarkvara. Igal tiimil on auto valmimisel ääretult oluline roll – seega teeme selgeks, millega nad tegelevad.

• Mehaanikud hoolitsevad selle eest, et auto näeks välja nagu auto. See tähendab, et nende roll on projekteerida ja ehitada autole kere, mille osaks on auto raam ja vedrustus, kuid ka piduri- ja roolisüsteemid.
• Elektroonikud – nagu nimi ka ütleb – tegelevad kõige sellega, mis on seotud auto juures elektriga. See tähendab, et nad valivad autole mootorid, akupakid, päikesepaneelid ja selle, kuidas need olulised elemendid omavahel koostööd tegema panna.
• Tarkvara tiimi eesmärk on aga panna auto sõitma ja seda sõna otseses mõttes. Nemad hoolitsevad selle eest, et sensoritest tulev info jõuaks edasi auto mootorini ja see omakorda päikeseauto rattad veerema paneks. Tarkvara tiimi üks põnevamaid arendusprojekte on OEC (optimal speed controller) ehk tark püsikiirusehoidja, mis arvutab optimaalse kiiruse, millega auto peab sõitma, et kulutada võimalikult vähe energiat ja jõuda õigeks ajaks sihtpunkti võttes seejuures arvesse distantsil olevad tõusud, langused ja ilmastikuolud.

Turvalisus, töökindlus ja efektiivsus

Just läbimõeldus erinevate inseneerialahenduste kasuks otsustamisel ongi tõenäoliselt suurim ja olulisim erinevus kahe hooaja vahel. Kui eelmisel hooajal ehitati auto mõnevõrra kiirustades ja peamiseks kaalutluspunktiks oli see, kui kiirelt saadakse erinevad vajalikud jupid kätte ja mis on nende hind, siis tänavu lähtutakse eelkõige turvalisusest, töökindlusest ja efektiivsusest.

Kõige olulisem on tiimi jaoks turvalisus. Vana auto puhul tunnetati selgelt, et kui roolisüsteem ei käi sujuvalt ja sõidetakse 80 km/h tavaliikluses, on see juhi jaoks väga ohtlik. Selleks, et päikeseautode võistlusel finišisse jõuda, on oluline kanda hoolt ka auto töökindluse eest. Jõudes võistlusele, tahaks ju jõuda ka lõppu, ent paraku lõpetavad nii mitmedki autod poolel teel, sest tihti on üritatud autos mingeid lahendusi liialt optimeerida ja pole arvestatud Austraalia ekstreemsete oludega.  

Oluline on ka auto efektiivsus, mis tähendab osalt päikeseauto energiakulu välja arvestamist, mis näitab kui edukas on auto. Teisalt hõlmab endas see ka otsustamist, kuidas ja kui keeruliselt erinevaid auto osasid toota. Näiteks, tuleb otsustada, kas valmistada mingi detail ise algusest lõpuni freespingil, mida tiimil endal töökojas võtta ei ole ja tuleb kasutada koostööpartneri abi, kelleks eelmisel hooajal oli Intar või valida lihtsam lahendus - lõigata detailid laseriga ja keevitada kokku. Viimase puhul kulub aega ja raha oluliselt vähem. Tihti võib detaili funktsionaalsus olla sama, ent aja- ja rahavõit tohutu. Niisamuti läheb raisku ka vähem materjali, misläbi tekib ka väiksem kogus jäätmeid.

Juba täitsa auto moodi. Fotol esimese hooaja päikeseauto raam. Foto: Jaan Susi

Ongi aeg hakata ehitama ja testima

Disain paigas ja läbimõeldud tuleb hakata hankima detaile, mida auto ehituseks vaja läheb. See sisaldab endas nii mehaanikatiimi poolt loodud tootmisjooniseid kui ka vajalike tellimuste sisseandmist partneritele. Kui vajalikud detailid olemas, hakatakse neid tundma õppima ja autot tükkhaaval kokku panema.

Ehituse puhul alustatakse üldjuhul toruraamist, millega paralleelselt valmistatakse auto kere ning päikesepaneele. Paralleelselt raami ehitusega toodetakse kerevormid, erinevad detailid vedrustuse ja salongi jaoks, mis kõik lõpuks raami külge pannakse. Seejärel ongi kogu auto valmis ja esimese sõidu ning pika testimisfaasi ootel.

Testimisfaas paljastab auto tõelise pale – alles siis saab tiim teada, kas auto ka päikeseautode võistlusele passib. Riskide maandamiseks hakkas tiim uut autot aga testima juba disainifaasis ja planeerib seda teha ka tootmise ajal. Selleks ehitati testraam ja -auto, et testida teatud kriitilisi komponente juba varem. Eelmise auto puhul jäi üldisest testimisperioodist väheks, mida ilmestas see, et autot disainides ei mõeldud selle parandatavuse peale võistlustingimustes, ent mille puudumine oleks pikema testimise jooksul välja tulnud. Seda ilmestab näide, et Maroko võistlusel peatusid teised tiimid viieks minutiks, et autot parandada, siis meil kulus selleks koguni 1 tund. See ilmestab, et tuleb mõelda läbi ka see, mis võib võistluse jooksul katki minna ja kuidas seda võimalikult kiirelt ja efektiivselt parandada.

Meeskond on võtnud sihiks saada 2022. aasta lõpuks auto ratastele ehk ehitusfaasi, mis jätab mõnusalt aega ka autot põhjalikult testida ja jõuda sellega 2023. aasta suveks Austraaliasse.

Oh need õppetunnid

Solaride peainseneri Karl August Tatuntsi ja inseneeria valdkonna juhi Mart Erik Kermese sõnul on esimese hooaja üheks olulisimaks õppekohaks see, et päikeseauto ehitusel tuleb alati arvestada sellega, et midagi läheb raudselt pekki. Sellised olukorrad sunnivad tiimi oma mugavustsoonist välja tulema, mõtlema kastist välja ja kasutama absoluutselt kõiki võimalusi, et leida lahendus.

Tatunts ja Kermes toovad välja, et tegemist on Eestis ainulaadse erilise projektiga, mis annab noortele võimaluse panna end proovile keskkonnas, kus on okei katsetada, eksida ja uuesti proovida. Sel moel on insenerid tööturule suundudes oma esimesed suured apsakad juba läbi teinud ja kogenumad. Kui ülikoolist saadakse akadeemilised teadmised, siis Solaride Akadeemiaga liitunud noored kinnistavad need luues oma kätega päris päikeseauto. See on tõeline hüppelaud sirguvatele inseneridele, mis tagab neile tööturule sisenedes praktilised oskused ja teadmised, kuidas kasutada erialast riist- ja tarkvara ja erinevaid töömeetodeid saades kogu protsessi vältel pidevat tagasisidet. Lisaks sellele toetavad solarideid mentorid erinevates valdkondades, erinevad töötoad ja koolitused.

Esimese hooaja päikeauto näitab tagatulesid. Juba varsti näeb ilmavalgust uus päikeseauto. Foto: Berta Kisand

Loo kirjutas Solaride’i turundustiimi liige Laura Korjus.