De daken van zonnewagen Stella en haar opvolgster Stella Lux zijn opvallend plat. Dat heeft een goede reden, legt alumnus Electrical Engineering Arjo van der Ham uit: “De zonnecellen zijn in serie geschakeld; dat betekent dat de stroom door elke cel gelijk is. Daardoor bepaalt de cel waar het minste licht op valt in feite de opbrengst van het volledige paneel.”

Dat betekent ook dat een gekromd zonnedak, met de contouren van een ‘gewone’ auto, beduidend minder efficiënt zou zijn dan een veel platter dak: er zijn dan namelijk altijd wel cellen waar de zon niet direct op schijnt en die dus het opgewekte vermogen beperken. “Ik heb berekend dat de efficiëntie van een zonnewagen met de vorm van een Volkswagen Kever op 74 procent zou komen, tegen 97 procent voor Stella.”

De 381 zonnecellen van Stella zijn daarom dus verdeeld over drie groepen, waarbij de cellen binnen elk van die groepen vrijwel in een plat vlak liggen. Dat heeft echter twee nadelen, zegt Van der Ham. “Ten eerste is het niet mooi: het sluit niet helemaal aan bij hoe mensen vinden dat een auto er uit hoort te zien. En daarnaast is het niet per se goed voor de aerodynamica van de auto.” Je zou, kortom, wat de vorm van het dak betreft liever meer vrijheid willen hebben bij het ontwerpen van een volgende generatie zonnewagens.

Trucjes voor bevogelpoepte cellen

Nu bestaan er al trucjes om het nadelige effect van beschaduwde of bevogelpoepte cellen te beperken. “Je kunt de slechter presterende cellen simpelweg automatisch uit het circuit halen, en de stroom omleiden via een bypass. Dat wordt al veel toegepast voor zonnepanelen op gebouwen.” Die oplossing is goedkoop, maar betekent wel dat je helemaal geen opbrengst meer hebt van de uitgeschakelde cel. Voor een hightechsysteem als een zonnewagen - zeker een waarmee je wedstrijden wilt winnen - is dat geen bevredigende oplossing, vond Van der Ham.

Daarom deelde hij de zonnecellen op in een groot aantal groepen, en liet vervolgens via slimme converters elektrisch vermogen van de best presterende groepen naar de zwakste cellen stromen. “Netto haal je dan in principe het volledige rendement, met alleen aftrek van de verliezen in de converters.”

Afhankelijk van hoe efficiënt je die converters precies kunt maken, de exacte vorm van het dak en de eigenschappen van het invallende zonlicht, bepaalde Van der Ham vervolgens het optimale aantal zonnecellen per groep. “Voor een zonnewagen met de vorm van een Fiat Punto of Tesla Model S kun je met deze oplossing het rendement van de panelen verhogen van 79 tot 94 procent.”

Van der Ham, die voor zijn afstudeerwerk met een 9,5 werd beloond, komt nog wekelijks samen met teamgenoten van het eerste uur. Hoewel hij voor zijn avonturen met het Solar Team naar eigen zeggen nooit iets had met auto’s of zonnepanelen, laat dit onderwerp hem nu niet meer los. Met een aantal voormalige teamgenoten begint hij daarom nu aan een commercieel avontuur in die richting, onder de naam Atlas Technologies.