Concentrează-te! Actualizare avion solar!

Reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră este o provocare universală pentru industria aviației comerciale. Acest sector reprezintă 2,6% din emisiile globale și aceasta ar putea crește la 5%, deoarece industria rămâne în urma altor sectoare în procesul de decarbonizare.

Până în 2030, mai mulți oameni vor călători cu avionul, iar angajamentele actuale ale companiilor aeriene de a utiliza combustibili alternativi cu emisii scăzute de carbon vor compensa doar parțial această expansiune.

Energia solară folosită de aeronave

Suficientă lumină solară ajunge la suprafața pământului într-o oră pentru a satisface toate nevoile de energie ale lumii pentru un an întreg.

Sistemele solare folosesc module fotovoltaice pentru a transforma lumina solară în energie electrică. Această energie poate fi transformată în electricitate și utilizată în industria aeronautică.

În timpul crizei combustibililor din anii 1970, energia solară prin module fotovoltaice a fost văzută ca o sursă alternativă de energie. Avioanele solare au atras recent atenția publicului și a industriei aviatice ca soluție ecologică benefică. Spre deosebire de aeronavele convenționale, aeronavele solare folosesc module fotovoltaice pentru a colecta iradierea solară și a o transforma în energie electrică.

Avioanele alimentate cu energie solară sunt preferate aeronavelor convenționale

Avioanele alimentate cu energie solară au un potențial mare pentru misiuni de mare altitudine și rezistență lungă (HALE) datorită disponibilității nelimitate a energiei solare.

Avioanele alimentate cu energie solară pot zbura în vecinătatea spațiului deasupra regiunii de zbor atmosferice și sub regiunea de zbor a navei spațiale (aprox. 20-100 km).

În funcție de durabilitatea sistemelor de aeronave și de disponibilitatea luminii solare, acestea pot naviga continuu luni sau chiar ani, lucru care nu este posibil cu aeronavele convenționale din cauza limitărilor operaționale.

Cum funcționează o aeronavă alimentată cu energie solară?

Conceptul de bază este de a acoperi zone specifice ale aeronavei, cum ar fi aripile și coada, cu celule solare.

Când sunt expuse la raza solară, modulele fotovoltaice transformă energia solară în electricitate. Orientarea modulelor fotovoltaice și luminozitatea soarelui sunt cele două elemente care afectează cantitatea de energie produsă.

Circuitul care gestionează ieșirea de transmisie a puterii are un microcontroler programabil. Sistemul de control și transport al energiei electrice asigură ca modulele solare produc cât mai multă energie. Cea mai mare parte a energiei electrice generate este folosită pentru a alimenta electronicele și sistemele de propulsie ale aeronavei. În perioadele de lumină solară scăzută, bateriile sunt reîncărcate folosind energia suplimentară.

Ideea de bază este de a folosi aeronava pentru a transporta energia solară, iar modulele solare care acoperă aeronava îndeplinesc această sarcină. Folosind aceste module, energia radiantă este convertită în energie electrică. Această energie electrică este folosită pentru a încărca bateriile care alimentează motoarele electrice.

Elicele montate pe motoare generează tracțiune constantă. Acțiunea dinamică a aerului propulsează astfel aeronava și generează o forță asupra aripilor care este opusă forței în jos a greutății. Bateriile sunt singura sursă de energie pe timp de noapte.

Avantajele aeronavelor alimentate cu energie solară

Avioanele alimentate cu energie solară sunt ecologice. Cel mai important beneficiu al zborurilor solare și motivul fundamental al dezvoltării lor este că se bazează pe o sursă de energie curată, care nu are impact negativ asupra mediului.

Energia solară are avantaje semnificative față de combustibilii fosili, deoarece este o sursă de energie gratuită, curată și regenerabilă.

Dezavantajele aeronavelor alimentate cu energie solară

Zborul convențional este mai puțin afectat de schimbările vremii decât aeronavele alimentate cu energie solară. Avioanele convenționale pot fi întârziate de vreme sau călătoria poate deveni mai dificilă. Cu toate acestea, aeronavele alimentate cu energie solară pot zbura doar în anumite condiții meteorologice, în special pe distanțe lungi, deoarece trebuie reîncărcate în aer.

Deși energia solară este practic gratuită, echipamentele și tehnologia necesare colectării și utilizării acesteia sunt foarte costisitoare, mai ales având în vedere amploarea necesară pentru a opera o aeronavă cu un singur pasager.

Primul avion alimentat cu energie solară și avioanele moderne

Electricitatea a fost folosită de multă vreme pentru a propulsa mașinile zburătoare. Prima a fost o barca zburătoare franceză plină cu hidrogen, care a câștigat o cursă de 10 km lângă Villacoulbay și Medon în 1884.

Când a sosit motorul pe benzină, propulsia electrică pentru avioane a fost abandonată, iar câmpul a rămas latent timp de aproape un secol. La acea vreme, sistemul electric avea un avantaj față de singurul său rival, motorul cu abur.

În fața unui public entuziasmat și a fotografilor, SunPower 2 a aterizat în Abu Dhabi la primele ore ale zilei de 26 iulie 2016. Aeronava a îndeplinit ceea ce mulți credeau că este o sarcină imposibilă. După 14 luni și 550 de ore de zbor, a călătorit 25,000 mile în jurul Pământului fără a folosi combustibil lichid, traversând patru continente, două oceane și trei mări. Singura sursă de energie pentru acest vehicul au fost razele strălucitoare ale soarelui.

Cercetări și dezvoltări recente în aeronavele alimentate cu energie solară

Ca și în cazul altor abordări tehnologice concurente, pilele solare de combustibil au fost dezvoltate pentru a genera energie electrică pentru sistemele staționare. Eforturile actuale de cercetare și dezvoltare sunt concentrate pe dezvoltarea de rețele energetice fiabile, cu costuri reduse și de înaltă performanță pentru aplicații de aviație.

Se fac progrese tehnologice rapide pentru a îmbunătăți și extinde utilizarea energiei solare pentru aviație. În acest context, sistemele fotovoltaice organice sunt de mare importanță. Fotovoltaicii organici (OPV) sunt fabricați dintr-o gamă diversă și versatilă de materiale organice și oferă oportunități nelimitate pentru o serie de îmbunătățiri ale performanței. Moleculele organice sunt ieftine, au proprietăți bune de absorbție a luminii și pot permite acoperiri subțiri de câteva sute de nanometri.

O dezvoltare recentă a aeronavelor alimentate cu energie solară este dezvoltarea aeronavei Zephyr S. Cunoscută și ca dronă și pseudo-satelit, aeronava Zephyr S a decolat de pe Yuma Proving Ground al armatei americane din Arizona. Este conceput pentru a rămâne în aer pentru perioade lungi de timp, permițându-i să funcționeze ca o platformă de senzori militare.