Die Clemson University hat den „Deep Orange 17“ vorgestellt, einen Prototypen eines Elektrofahrzeugs mit integrierter Solartechnik, der energiepositiv ist und so konzipiert wurde, dass er an einem typischen Tag im städtischen Pendelverkehr mehr Energie erzeugt, als er verbraucht. Der in Zusammenarbeit mit dem Forschungs- und Entwicklungsteam von BMW entwickelte Prototyp vereint Solartechnologie, Leichtbauweise und intelligente Fahrzeugsteuerung, um zu zeigen, dass energiepositive Mobilität möglich ist.
„Deep Orange 17“ ist das neueste Konzeptfahrzeug, das im Rahmen des renommierten „Deep Orange“-Programms der Clemson University entwickelt wurde. In diesem Programm entwerfen, konstruieren und bauen Studierende des Masterstudiengangs Automobiltechnik gemeinsam mit Partnern aus der Industrie einen voll funktionsfähigen Prototyp.
Neues Denken in Sachen Fahrzeugeffizienz
Im Herbst 2024 forderte BMW die Masterstudierenden von „Deep Orange 17“ auf, eine der größten Fragen der Branche neu zu überdenken: Könnte ein Fahrzeug mehr Energie erzeugen, als es beim alltäglichen Fahren verbraucht? Anstatt sich ausschließlich auf standardisierte Fahrzyklen zu konzentrieren, richtete das Team den Fokus darauf, wie Menschen ihre Fahrzeuge im Alltag tatsächlich nutzen. Personenkraftwagen verbringen den Großteil ihrer Zeit im geparkten Zustand, was Möglichkeiten bietet, den ganzen Tag über Sonnenenergie zu gewinnen. Die Studierenden konzipierten das Fahrzeug zudem so, dass es auch während der Fahrt Sonnenenergie einfangen kann, wodurch Sonnenlicht im täglichen Gebrauch zu einer kontinuierlichen Energiequelle wird.
Das Ergebnis ist der „Deep Orange 17“, ein leichtes Coupé mit integrierten Solarmodulen, das so konzipiert ist, dass es an einem typischen Tag im städtischen Pendelverkehr mehr Energie erzeugt, als es verbraucht. Das Fahrzeug wurde für Fahrer entwickelt, die Wert auf Fahrkomfort, Energieeffizienz und eine geringere Abhängigkeit von der Ladeinfrastruktur legen, und steht für einen neuen Ansatz in Sachen nachhaltiger Mobilität.
„Das ist ein Projekt, das wir schon seit Jahren verfolgen wollten. Es ist daher unglaublich bereichernd zu sehen, wie diese Gruppe von Studenten in den letzten zwei Jahren zusammengearbeitet, so viele technische Herausforderungen und Einschränkungen gemeistert und ein energiepositives Fahrzeug zum Leben erweckt hat“, sagte Stephan Augustin, Projektleiter für Forschung und neue Technologien bei BMW.
Nutzung von Solarenergie
Das Herzstück des Deep Orange 17 ist ein vollständig integriertes Solarenergiesystem. Solarenergie dient nicht nur als Zusatzfunktion, sondern ist ein zentraler Bestandteil der Antriebsstrategie des Fahrzeugs. Mehr als 1.700 Photovoltaikzellen sind direkt in die Außenflächen des Fahrzeugs integriert, sodass die Karosserie selbst sowohl im geparkten Zustand als auch während der Fahrt Energie gewinnen kann. Das System füllt den Energiespeicher des Fahrzeugs kontinuierlich mit Sonnenlicht auf und trägt so dazu bei, den Energieverbrauch im täglichen Fahrbetrieb auszugleichen.
Die in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE entwickelten Solarmodule verfügen über eine Konstruktion, die auch dann weiterhin Strom erzeugt, wenn Teile der Module im Schatten liegen. Sie sind durch eine strapazierfähige Außenfolie geschützt, deren charakteristische Farbe durch ein fortschrittliches Laserverfahren erzielt wird.
Um die Leistung unter realen Bedingungen zu bewerten, modellierten die Studierenden die Umgebungsbedingungen und die Sonneneinstrahlung in Greenville (South Carolina), Frankfurt (Deutschland), Madrid (Spanien) und Mumbai (Indien). Unter der Annahme einer täglichen Pendelstrecke von 12 Meilen (20 km) erzeugte das Fahrzeug genug überschüssige Solarenergie, um an allen vier Standorten eine zusätzliche Reichweite von durchschnittlich 31 Meilen (50 km) zu ermöglichen.
Auf Effizienz ausgelegt
Um mehr Energie zu erzeugen, als das Fahrzeug verbraucht, reichten Solarmodule allein nicht aus. Die Studierenden gingen jeden Aspekt des Fahrzeugs unter dem Gesichtspunkt der Effizienz an, von der Aerodynamik und Leichtbauweise bis hin zur Leistungselektronik und der Steuerung des Antriebsstrangs.
Mit einem Gewicht von nur 1.212 Pfund (550 kg) wiegt der Deep Orange 17 etwa ein Viertel so viel wie viele Serienfahrzeuge ähnlicher Größe. Sein aus verschiedenen Materialien bestehendes Fahrgestell kombiniert Baustahl für die Sicherheit der Insassen mit Aluminiumkomponenten, Strukturteilen aus Kohlefaser und 3D-gedruckten Metallverbindungen, um die Festigkeit zu maximieren und gleichzeitig das Gewicht zu minimieren.
Das Außendesign des Fahrzeugs ist von den aerodynamischen Eigenschaften des Kastenfisches inspiriert, dessen stromlinienförmiger Körper den Luftwiderstand auf natürliche Weise verringert und gleichzeitig das Innenraumvolumen bewahrt. Dieser biomimetische Ansatz, kombiniert mit einem retro-modernen Design, half den Studierenden dabei, ein Fahrzeug zu entwickeln, das sowohl optisch unverwechselbar als auch äußerst effizient ist.
Zusätzliche Technologien, darunter regeneratives Bremsen, intelligente Drehmomentverteilung und optimierte Antriebssteuerungen, sorgen gemeinsam für eine maximale Energierückgewinnung und verbessern die Gesamtleistung des Fahrzeugs. „Das war ein unglaublich anspruchsvolles Projekt – nicht nur, um einen funktionsfähigen, energiepositiven Prototypen zu entwickeln, sondern auch, um zu zeigen, wie ein Fahrzeug durch die Integration von Solartechnik zunehmend energieunabhängig werden kann“, sagte Harsh Manghnani, Mitglied des Deep-Orange-Teams und Leiter der Solartechnik-Integration. „Zu sehen, wie sich unsere anfänglichen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten in einem funktionsfähigen Prototypen bewährt haben, war unglaublich befriedigend.“
Leistung trifft Design
BMW stellte das Deep-Orange-Team vor die Herausforderung, zu beweisen, dass Effizienz nicht auf Kosten eines emotionalen Designs gehen muss. Das Ergebnis ist ein zweitüriges Coupé, das von der Designtradition von BMW inspiriert ist und gleichzeitig eine unverwechselbare moderne Identität aufweist. Der Modellname „Luminetta“ spiegelt sowohl die Solarantriebsfähigkeit des Fahrzeugs als auch sein retro-modernes Design wider.
Im Innenraum verfügt das Fahrzeug über eine maßgeschneiderte Mensch-Maschine-Schnittstelle, die neben bekannten Technologien wie Apple CarPlay und Android Auto auch Fahrzeugtelemetriedaten in Echtzeit bereitstellt und so ein vernetztes Fahrerlebnis schafft, das Innovation mit Alltagstauglichkeit in Einklang bringt.
Die nächste Generation von Führungskräften in der Automobilbranche ausbilden
Deep Orange 17 präsentiert nicht nur einen neuen Ansatz für nachhaltige Mobilität, sondern veranschaulicht auch das Bildungsmodell, das das Deep-Orange-Programm der Clemson University zu einem Vorreiter in der praxisorientierten Ingenieursausbildung gemacht hat.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Ingenieurprojekten tauchen Masterstudierende bei Deep Orange in den gesamten Fahrzeugentwicklungsprozess ein. Die Studierenden führen Marktforschung durch, definieren Kundenbedürfnisse, entwickeln Fahrzeugkonzepte, konstruieren wichtige Systeme, fertigen Komponenten und validieren die Leistung – und das alles, während sie Seite an Seite mit Ingenieuren aus der Industrie arbeiten und reale Budgets, Zeitpläne und technische Einschränkungen bewältigen.
Das Ergebnis ist eine ganzheitliche, durchgängige Erfahrung in der Fahrzeugentwicklung, die Antriebstechnik, Fahrzeugsteuerung, Fertigung, Karosseriedesign, Software und neue Technologien in einem einzigen, kooperativen Projekt vereint.
„Es kommt selten vor, dass ein Masterstudent die Gelegenheit hat, den gesamten Prozess der Entwicklung eines Fahrzeugprototyps mitzuerleben“, sagte Anshul Karn, Projektleiter von Deep Orange. „Viele Ingenieurstudiengänge umfassen Kurse in Bereichen wie digitale Modellierung oder Marketing, aber nur sehr wenige bieten den Studierenden die Möglichkeit, von einer Vision auszugehen, den gesamten Entwicklungsprozess zu durchlaufen und schließlich einen voll funktionsfähigen Prototypen zu liefern. Diese Erfahrung macht Deep Orange so einzigartig.“
Die Forschung am Prototyp wird am International Center for Automotive Research (CU-ICAR) der Clemson University in Greenville, South Carolina, fortgesetzt, wo das Fahrzeug als Plattform für weitere Innovationen im Bereich der nachhaltigen Mobilität dienen wird. Deep Orange 17 soll außerdem auf der Consumer Electronics Show 2027 in Las Vegas vorgestellt werden.
