Studenten uit Eindhoven hebben in 2021 een uitklapbare, milieuvriendelijke camper ontwikkeld, de Stella Vita. Zie figuur 1 in ingeklapte toestand en figuur 2 in uitgeklapte toestand.
De camper is elektrisch aangedreven, heeft grote zonnepanalen en een accu om elektrische energie op te slaan. In figuur 3 staat een tabel met technische gegevens van de Stella Vita.
Onder ideale omstandigheden rijdt de camper met een gemiddelde snelheid van 85 km/h in de volle zon.
Het vermogen van de campermotor tijdens het rijden onder ideale omstandigheden is 8,5 kW.
a) Toon dat met een berekening aan.
Het energieverbruik van de camper per gereden afstand volgt uit het leegrijden van de accu zonder zonlicht. Dat komt neer op: 600 km / 60 kWh = 10 km per kWh.
In ideale omstandigheden is het totale verbruik uit de accu en van de zon samen dus 730 km / 10 km/kWh = 73 kWh. Hiervan is 60 kWh afkomstig uit de accu en 13 kWh afkomstig van de zonnepanelen tijdens het rijden. Onder ideale omstandigheden kan de camper 730 km rijden met 85 km/h.
Hieruit volgt:
t = s/v = 730/85 = 8,6 h.
Dus: P = E/t = 73/8,6 = 8,5 kW.
De camper is zo ontworpen dat deze tijdens het rijden zo min mogelijk weerstand ondervindt.
b) Geef drie kenmerken waaruit blijkt dat in het ontwerp de weerstand tijdens het rijden zo klein mogelijk is gemaakt.
De camper is inklapbaar, de camper heeft geen gewone spiegels (maar camera’s), de camper heeft afgeschermde achterwielen, de camper heeft een druppelvormig, gestroomlijnd ontwerp, de camper is glad ontworpen.
c) Bereken de grootte van de weerstandskracht tijdens het rijden onder ideale omstandigheden.
Er geldt:
$P=\frac{F}{v}\rightarrow F = \frac{P}{v} = \frac{8,5\cdot 10^3}{85/3,6}=3,6\cdot 10^2~\mathrm{N}$
Moderne zonnepanelen leveren een vermogen van 1,8×102 W per m2. De Stella Vita kan in twee dagen met uitgeklapte zonnepanelen zijn accu weer opladen.
d) Bereken het minimum aantal uren zonlicht dat de zonnepanelen dan moeten ontvangen.
De Stella Vita heeft in totaal 17,5 × 1,8 × 102 = 3,15 × 103 W aan zonnepanelen beschikbaar. Hiermee laadt de accu van 60 kWh op. Dat duurt in totaal: $t=\frac{E}{P}=\frac{60}{3,15}=19~\mathrm{h}$
