Focus! Ažuriranje solarnog aviona!

Smanjenje emisije stakleničkih plinova je univerzalni izazov za industriju komercijalnog zrakoplovstva. Ovaj sektor čini 2,6 posto globalnih emisija i to bi se moglo povećati na 5 posto jer industrija zaostaje za drugim sektorima u procesu dekarbonizacije.

Do 2030. godine više ljudi će putovati avionom, a trenutne obaveze aviokompanija da koriste alternativna goriva sa niskim udjelom ugljenika samo će djelomično nadoknaditi ovu ekspanziju.

Sunčeva energija koju koriste avioni

Dovoljno sunčeve svjetlosti dospijeva na površinu Zemlje u jednom satu da zadovolji sve svjetske energetske potrebe za cijelu godinu.

Solarni sistemi koriste fotonaponske module za pretvaranje sunčeve svjetlosti u električnu energiju. Ova energija se može pretvoriti u električnu energiju i koristiti u industriji aviona.

Tokom krize goriva 1970-ih, solarna energija preko fotonaponskih modula je viđena kao alternativni izvor energije. Solarni avioni su nedavno privukli pažnju javnosti i avio industrije kao ekološki korisno rješenje. Za razliku od konvencionalnih aviona, solarni avioni koriste fotonaponske module za prikupljanje sunčevog zračenja i pretvaranje u električnu energiju.

Avioni na solarni pogon su poželjniji u odnosu na konvencionalne avione

Avioni na solarni pogon imaju veliki potencijal za misije velike visine i duge izdržljivosti (HALE) zbog neograničene dostupnosti solarne energije.

Zrakoplovi na solarni pogon mogu letjeti u blizini svemira iznad atmosferskog područja leta i ispod područja leta svemirskog broda (cca. 20-100 km).

Ovisno o trajnosti sistema aviona i dostupnosti sunčeve svjetlosti, oni mogu neprekidno krstariti mjesecima ili čak godinama, što nije moguće kod konvencionalnih aviona zbog operativnih ograničenja.

Kako radi letjelica na solarni pogon?

Osnovni koncept je pokrivanje specifičnih područja aviona, kao što su krila i rep, solarnim ćelijama.

Kada su izloženi sunčevim zrakama, fotonaponski moduli pretvaraju sunčevu energiju u električnu. Orijentacija PV modula i svjetlina sunca su dva elementa koja utiču na količinu proizvedene energije.

Kolo koje upravlja izlazom za prijenos snage ima programabilni mikrokontroler. Sistem upravljanja i prijenosa električne energije osigurava da solarni moduli proizvode što je više moguće energije. Većina proizvedene električne energije koristi se za napajanje elektronike i pogonskih sistema aviona. U vrijeme slabog sunčevog svjetla, baterije se pune dodatnom energijom.

Osnovna ideja je korištenje letjelice za transport solarne energije, a solarni moduli koji pokrivaju letjelicu obavljaju taj zadatak. Koristeći ove module, energija zračenja se pretvara u električnu energiju. Upravo se ta električna energija koristi za punjenje baterija koje napajaju elektromotore.

Propeleri postavljeni na motore stvaraju konstantan potisak. Dinamičko djelovanje zraka na taj način pokreće avion i stvara silu na krilima koja je suprotna sili utega nadole. Baterije su jedini izvor energije noću.

Prednosti aviona na solarni pogon

Avioni na solarni pogon su ekološki prihvatljivi. Najvažnija korist solarnih letova i temeljni razlog njihovog razvoja je to što se oslanjaju na čist izvor energije koji nema negativan utjecaj na okoliš.

Sunčeva energija ima značajne prednosti u odnosu na fosilna goriva jer je besplatan, čist i obnovljiv izvor energije.

Nedostaci aviona na solarni pogon

Na konvencionalno letenje manje utiču promjene vremena nego na letjelice na solarni pogon. Konvencionalni avioni mogu kasniti zbog vremenskih prilika ili putovanje može postati izazovnije. Međutim, letjelice na solarni pogon mogu letjeti samo u određenim vremenskim uvjetima, posebno na velikim udaljenostima, jer ih je potrebno puniti u zraku.

Iako je solarna energija praktički besplatna, oprema i tehnologija potrebna za njeno prikupljanje i korištenje su vrlo skupi, posebno s obzirom na razmjere potrebne za upravljanje avionom s jednim putnikom.

Prvi avion na solarni pogon i moderni avion

Električna energija se dugo koristila za pogon letećih mašina. Prvi je bio francuski leteći čamac napunjen vodonikom, koji je pobijedio u trci na 10 km u blizini Villacoulbaya i Medona 1884.

Kada je stigao benzinski motor, električni pogon za avione je bio napušten i polje je ležalo neaktivno skoro jedan vek. U to vrijeme, električni sistem je bio u prednosti u odnosu na svog jedinog rivala, parnu mašinu.

Pred uzbuđenom publikom i fotografima, SunPower 2 je sletio u Abu Dabiju u ranim satima 26. jula 2016. Avion je izvršio ono što su mnogi mislili da je nemoguć zadatak. Nakon 14 mjeseci i 550 sati leta, putovao je 25,000 milja oko Zemlje bez upotrebe tečnog goriva, prešavši četiri kontinenta, dva okeana i tri mora. Jedini izvor energije za ovo vozilo bili su jarki zraci sunca.

Najnovija istraživanja i razvoj aviona na solarni pogon

Kao i kod drugih konkurentskih tehnoloških pristupa, solarne gorivne ćelije su razvijene za proizvodnju električne energije za stacionarne sisteme. Trenutni istraživački i razvojni napori usmjereni su na razvoj pouzdanih, jeftinih energetskih mreža visokih performansi za primjenu u zrakoplovstvu.

Ostvaruju se brzi tehnološki napredak kako bi se poboljšala i proširila upotreba solarne energije za avijaciju. U tom kontekstu, organski fotonaponski sistemi su od velikog značaja. Organski fotonaponski uređaji (OPV) napravljeni su od raznolikog i svestranog spektra organskih materijala i nude neograničene mogućnosti za niz poboljšanja performansi. Organski molekuli su jeftini, imaju dobra svojstva apsorpcije svjetlosti i mogu omogućiti premaze tanke i do nekoliko stotina nanometara.

Nedavni razvoj aviona na solarni pogon je razvoj aviona Zephyr S. Poznat i kao dron i pseudo-satelit, avion Zephyr S poletio je sa poligona Juma američke vojske u Arizoni. Dizajniran je da ostane u vazduhu duži vremenski period, što mu omogućava da funkcioniše kao vojna senzorska platforma.