Osredotočite se! Posodobitev solarnega letala!

Zmanjšanje emisij toplogrednih plinov je univerzalni izziv za industrijo komercialnega letalstva. Ta sektor predstavlja 2,6 odstotka svetovnih emisij in to bi se lahko povečalo na 5 odstotkov, saj industrija zaostaja za drugimi sektorji v procesu dekarbonizacije.

Do leta 2030 bo več ljudi potovalo z letalom in trenutne zaveze letalskih prevoznikov k uporabi nizkoogljičnih alternativnih goriv bodo le delno nadomestile to širitev.

Sončna energija, ki jo uporabljajo letala

Dovolj sončne svetlobe doseže zemeljsko površino v eni uri, da zadosti vsem svetovnim potrebam po energiji za celo leto.

Solarni sistemi uporabljajo fotovoltaične module za pretvorbo sončne svetlobe v električno energijo. To energijo je mogoče pretvoriti v elektriko in uporabiti v letalski industriji.

Med krizo goriva v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja je bila sončna energija prek fotovoltaičnih modulov obravnavana kot alternativni vir energije. Letala na sončno energijo so v zadnjem času pritegnila pozornost javnosti in letalske industrije kot ekološko ugodna rešitev. Za razliko od običajnih letal solarna letala uporabljajo fotovoltaične module za zbiranje sončnega sevanja in njegovo pretvorbo v električno energijo.

Letala na sončni pogon imajo prednost pred običajnimi letali

Letala na sončno energijo imajo zaradi neomejene razpoložljivosti sončne energije velik potencial za misije na visoki nadmorski višini in dolgi vzdržljivosti (HALE).

Letala na sončni pogon lahko letijo v bližini vesolja nad atmosferskim območjem letenja in pod območjem letenja vesoljskih plovil (približno 20-100 km).

Odvisno od vzdržljivosti letalskih sistemov in razpoložljivosti sončne svetlobe lahko neprekinjeno križarijo več mesecev ali celo let, kar pri običajnih letalih zaradi operativnih omejitev ni mogoče.

Kako deluje letalo na sončno energijo?

Osnovni koncept je pokritje določenih delov letala, kot so krila in rep, s sončnimi celicami.

Ko so izpostavljeni sončnim žarkom, fotovoltaični moduli pretvorijo sončno energijo v električno. Usmerjenost fotonapetostnih modulov in svetlost sonca sta elementa, ki vplivata na količino proizvedene energije.

Vezje, ki upravlja izhod prenosa moči, ima programabilni mikrokrmilnik. Sistem krmiljenja in prenosa električne energije zagotavlja, da solarni moduli proizvedejo čim več energije. Večina proizvedene električne energije se porabi za napajanje elektronike in pogonskih sistemov letala. V času nizke sončne svetlobe se baterije polnijo z dodatno energijo.

Osnovna ideja je uporaba letala za transport sončne energije, to nalogo pa opravljajo solarni moduli, ki pokrivajo letalo. S pomočjo teh modulov se sevalna energija pretvori v električno energijo. To je električna energija, ki se uporablja za polnjenje baterij, ki poganjajo elektromotorje.

Propelerji, nameščeni na motorjih, ustvarjajo stalen potisk. Dinamično delovanje zraka tako poganja letalo in ustvarja silo na krilih, ki je nasprotna sili teže navzdol. Baterije so edini vir energije ponoči.

Prednosti letal na sončni pogon

Letala na sončno energijo so okolju prijazna. Najpomembnejša prednost solarnih letov in temeljni razlog za njihov razvoj je, da se zanašajo na čisti vir energije, ki nima negativnega vpliva na okolje.

Sončna energija ima pomembne prednosti pred fosilnimi gorivi, saj je brezplačen, čist in obnovljiv vir energije.

Slabosti letal na sončni pogon

Na konvencionalno letenje spremembe vremena manj vplivajo kot na letala na sončno energijo. Običajna letala lahko zamujajo zaradi vremena ali pa potovanje postane bolj zahtevno. Letala na sončno energijo pa lahko letijo le v določenih vremenskih razmerah, predvsem na velike razdalje, saj jih je treba polniti v zraku.

Čeprav je sončna energija praktično brezplačna, sta oprema in tehnologija, potrebni za njeno zbiranje in uporabo, zelo dragi, zlasti glede na obseg, potreben za upravljanje letala z enim potnikom.

Prvo letalo na sončni pogon in sodobno letalo

Elektrika se že dolgo uporablja za pogon letečih strojev. Prvi je bil francoski leteči čoln, napolnjen z vodikom, ki je leta 1884 zmagal na 10 km dolgi dirki v bližini Villacoulbaya in Medona.

Ko je prišel bencinski motor, so električni pogon za letala opustili in področje je skoraj stoletje mirovalo. Takrat je imel električni sistem prednost pred edinim tekmecem, parnim strojem.

SunPower 2 je pred navdušeno publiko in fotografi pristal v Abu Dabiju v zgodnjih urah 26. julija 2016. Letalo je opravilo, za kar so mnogi mislili, da je nemogoča naloga. Po 14 mesecih in 550 urah letenja je potoval 25000 milj okoli Zemlje brez uporabe tekočega goriva ter prečkal štiri celine, dva oceana in tri morja. Edini vir energije za to vozilo so bili svetli sončni žarki.

Najnovejše raziskave in razvoj letal na sončni pogon

Kot pri drugih konkurenčnih tehnoloških pristopih so bile sončne gorivne celice razvite za proizvodnjo električne energije za stacionarne sisteme. Trenutna raziskovalna in razvojna prizadevanja so osredotočena na razvoj zanesljivih, poceni in visoko zmogljivih energetskih omrežij za uporabo v letalstvu.

Hiter tehnološki napredek je narejen za izboljšanje in razširitev uporabe sončne energije v letalstvu. V tem kontekstu so organski fotovoltaični sistemi velikega pomena. Organska fotovoltaika (OPV) je izdelana iz raznolike in vsestranske palete organskih materialov in ponuja neomejene možnosti za vrsto izboljšav delovanja. Organske molekule so poceni, imajo dobre lastnosti absorpcije svetlobe in lahko omogočijo tako tanke premaze kot nekaj sto nanometrov.

Nedavni razvoj letal na sončni pogon je razvoj letala Zephyr S. Letalo Zephyr S, znano tudi kot brezpilotno letalo in psevdosatelit, je vzletelo s poligona Yuma Proving Ground ameriške vojske v Arizoni. Zasnovan je tako, da ostane v zraku dalj časa, kar mu omogoča, da deluje kot vojaška senzorska platforma.