W ramach współpracy z Politechniką Łódzką Globema stworzyła dwie aplikacje, które wsparły polski zespół biorący udział w niezwykłym wyścigu samochodów napędzanych energią słoneczną – Sasol Solar Challenge. Zmagania odbywały się w Republice Południowej Afryki, a uczestnicy wyścigu musieli pokonać aż 2800 kilometrów z Pretorii przez Kroonstad, Bloemfontein, Gariep Dam, Graaff-Reinet, Port Elizabeth, Sedgefield, Swellendam aż do Kapsztadu. Polskiemu zespołowi Lodz Solar Team, kierującemu bolidem „Eagle One”, gratulujemy wytrwałości oraz bardzo dobrego wyniku: 1 miejsca w kategorii Cruiser oraz 5 miejsca w klasyfikacji generalnej!
Jak w większości wyścigów, tak i w Sasol Solar Challenge wygrywają oczywiście najszybsi. W tym przypadku konkurencja polegała na przejechaniu najdłuższego dystansu w ciągu danego dnia, w określonym czasie. Długość dystansu można było regulować liczbą powtórzeń pętli, „wstawionych” do dziennej trasy. Dlatego też uczestnicy zmagań musieli wykazać się nie tylko dużymi umiejętnościami prowadzenia bolidu, ale także doborem odpowiedniej „strategii energetycznej”. Zespoły musiały optymalnie regulować prędkość podczas pokonywania wzniesień i spadków, tak aby tracić jak najmniej, a odzyskiwać jak najwięcej energii. Konieczne było oczywiście uwzględnienie warunków pogodowych (wiatr i nasłonecznienie), które wpływają na bilans energetyczny pojazdu.
Lepsza kontrola nad trasą i łatwiejsze planowanie
W ramach współpracy z Lodz Solar Team Globema wykonała rozwiązania wspierające energetyczno-strategiczny aspekt wyścigu. W efekcie w naszym Łódzkim Centrum Badawczo-Rozwojowym powstały dwie aplikacje – Edytor Tras oraz Aplikacja Stratega.
Edytor Tras Przejazdu pozwalał przed każdym kolejnym dniem wyścigu dokładnie określić planowaną trasę przejazdu oraz wygenerować profil wzniesień i dane pogodowe dla Aplikacji Stratega. Edytor tras posiada trzy tryby pracy: edycję trasy, pętli oraz obszaru pobierania danych pogody. Dwa pierwsze zawierają możliwość dodawania i usuwania punktów trasy, zarówno pojedynczych, jak i wszystkich. Dodatkowo w edytorze pętli punkty mogą być dociągane do tych z trasy. Zaplanowane trasy i pętle przetwarzane są przez Google Maps Elevation API, w wyniku czego współrzędne punktów (próbkowane w równych odstępach) razem z wysokością zapisywane są w pliku wynikowym json. Dane pogodowe pobierane są natomiast z serwisu OpenWeatherMap i zapisywane w oddzielnym pliku (json). Wraz z zespołem Lodz Solar Team ustaliliśmy, że trasa powinna być zaplanowana wcześniej, natomiast dane pogodowe najlepiej pobrać przed samym wyścigiem, tak aby były jak najbardziej aktualne.
Aplikacja Stratega zapewnia zarówno kierowcy prowadzącemu auto, jak i strategowi dostęp do bieżących informacji o stanie pojazdu oraz dodatkowe informacje na temat profilu terenu na długości całej trasy, warunków pogodowych, bilansu energetycznego oraz liczbie pętli, którą mogą przejechać, aby rozładować baterie do danego poziomu. Aplikacja stratega wykonuje obliczenia energetyczne, które pomagają w ustaleniu optymalnych prędkości przejazdu. Możliwe jest wyznaczenie zużycia energetycznego dla dowolnego odcinka trasy i zadanej prędkości. Uwzględniając parametry pojazdu, prognozę pogody (nasłonecznienie oraz opady) i profil trasy aplikacja jest w stanie wyznaczyć optymalną średnią prędkość przejazdu i spodziewaną ilość pętli, które będą możliwe do pokonania w określonym limicie czasowym. Wszystkie obliczenia lokalizacyjne i geograficzne, realizowane było przy pomocy biblioteki GeoTools, z rozszerzeniem niektórych funkcji, aby możliwe były również obliczenia uwzględniające trzeci wymiar. Sporym wyzwaniem algorytmicznym było rzutowanie pozycji GPS na właściwą pozycję na trasie. Problemy generowała sama struktura trasy, która często składała się z kilku pętli o tych samych współrzędnych. Dodatkowo musieliśmy uwzględnić wiele nietypowych przypadków, jak cofanie pojazdu, awaryjne pominięcie pętli czy chwilowe niedokładności modułu GPS. Ostateczne rozwiązanie okazało się satysfakcjonujące i pozwoliło uniknąć problemów podczas wyścigu. Przygotowana trasa w Edytorze Trasy i wykonane na niej obliczenia znalazły swoje odwzorowanie na wykresie. To z niego ekipa Lodz Solar Team miała czerpać wszelkie informacje o sytuacji na drodze.
Wykres zawierał takie informacje jak:
- profil trasy (wysokość i długość odcinków, nachylenie trasy)
- dane pogodowe (siła i kierunek wiatru, stopień zachmurzenia)
- bieżąca lokalizacja auta
- dane dotyczące aktualnej trasy (ilość kilometrów, ilość pętli, prędkość)
- dane dotyczące bilansu energetycznego i prognozowanie.
Dodatkowo wykres oferował opcję skalowania widoku, tak aby można było zobaczyć mniej lub więcej szczegółów trasy.
O Eagle One
Eagle One to wyjątkowy pojazd napędzany energią słoneczną o charakterystycznej linii nadwozia przypominającej kroplę wody. Bolid jest wyposażony w 6 m2 elastycznych, monokrystalicznych ogniw fotowoltaicznych, zamontowanych na poszyciu dachu. Pozyskiwana energia magazynowana jest w ogniwach litowo-jonowych o łącznej masie 60kg i pojemności 15 kWh. Akumulatory napędzają dwa silniki elektryczne o mocy 5 kW każdy. Dzięki nim Orzeł jest w stanie rozpędzić się nawet do prędkości 120 km/h i przy pełnym naładowaniu przejechać dystans blisko 1500 km. Waga całego bolidu to jedynie 450 kg.
Mimo niestandardowego zarówno wyglądu, jak i wnętrza Eagle One jest przystosowany do funkcjonowania w ruchu ulicznym, tak więc przy odrobinie szczęścia Orła można wypatrzeć na polskich drogach.
O Lodz Solar Team
Lodz Solar Team to projekt studentów łódzkich uczelni, których połączył wspólny cel – budowa bolidu solarnego i chęć rozwoju w Polsce technologii ekologicznych. Projekt został objęty honorowym patronatem Ministerstwa Rozwoju.
Sasol Solar Challenge jest już kolejnym wyścigiem, w którym wziął udział polski zespół – w 2015 roku Eagle One wjechał na metę Bridgestone World Solar Challenge w Adelajdzie. Tym samym Lodz Solar Team została pierwszą drużyna z Europy Środkowo-Wschodniej, która wystartowała w tym wyścigu.
Zdjęcia: lodzsolarteam.p.lodz.pl