Сосредоточься! Обновление солнечного самолета!

Сокращение выбросов парниковых газов является универсальной задачей для коммерческой авиации. На этот сектор приходится 2,6 процента глобальных выбросов, и этот показатель может увеличиться до 5 процентов, поскольку отрасль отстает от других секторов в процессе декарбонизации.

К 2030 году больше людей будет путешествовать по воздуху, и нынешние обязательства авиакомпаний по использованию низкоуглеродных альтернативных видов топлива лишь частично компенсируют это расширение.

Солнечная энергия, используемая самолетами

Достаточно солнечного света достигает поверхности земли за один час, чтобы удовлетворить все потребности мира в энергии на целый год.

Солнечные системы используют фотоэлектрические модули для преобразования солнечного света в электричество. Эта энергия может быть преобразована в электричество и использована в авиационной промышленности.

Во время топливного кризиса 1970-х годов солнечная энергия с помощью фотоэлектрических модулей рассматривалась как альтернативный источник энергии. Солнечные самолеты недавно привлекли внимание общественности и авиационной промышленности как экологически выгодное решение. В отличие от обычных самолетов, солнечные самолеты используют фотоэлектрические модули для сбора солнечного излучения и преобразования его в электричество.

Самолеты на солнечных батареях предпочтительнее обычных самолетов

Самолеты на солнечных батареях обладают большим потенциалом для полетов на большой высоте и большой продолжительности полета (HALE) из-за неограниченной доступности солнечной энергии.

Самолеты на солнечных батареях могут летать в непосредственной близости от космоса выше области полета в атмосфере и ниже области полета космического корабля (около 20-100 км).

В зависимости от долговечности систем самолета и наличия солнечного света они могут непрерывно летать месяцами или даже годами, что невозможно с обычными самолетами из-за эксплуатационных ограничений.

Как работает самолет на солнечных батареях?

Основная концепция заключается в том, чтобы покрыть определенные области самолета, такие как крылья и хвост, солнечными батареями.

Под воздействием солнечных лучей фотоэлектрические модули преобразуют солнечную энергию в электричество. Ориентация фотоэлектрических модулей и яркость солнца — это два элемента, которые влияют на количество производимой энергии.

Схема, которая управляет выходной передачей энергии, имеет программируемый микроконтроллер. Система управления и передачи электроэнергии гарантирует, что солнечные модули производят как можно больше энергии. Большая часть вырабатываемой электроэнергии используется для питания электроники и силовых установок самолета. В периоды слабого солнечного света аккумуляторы подзаряжаются за счет дополнительной энергии.

Основная идея заключается в использовании самолета для транспортировки солнечной энергии, а солнечные модули, покрывающие самолет, выполняют эту задачу. С помощью этих модулей лучистая энергия преобразуется в электрическую энергию. Именно эта электрическая энергия используется для зарядки аккумуляторов, питающих электродвигатели.

Винты, установленные на двигателях, создают постоянную тягу. Таким образом, динамическое воздействие воздуха приводит в движение самолет и создает силу на крыльях, противоположную направленной вниз силе веса. Батареи являются единственным источником энергии в ночное время.

Преимущества самолетов на солнечных батареях

Самолеты на солнечных батареях экологически безопасны. Наиболее важным преимуществом полетов на солнечной энергии и основной причиной их развития является то, что они основаны на экологически чистом источнике энергии, не оказывающем негативного воздействия на окружающую среду.

Солнечная энергия имеет значительные преимущества перед ископаемым топливом, потому что это бесплатный, чистый и возобновляемый источник энергии.

Недостатки самолетов на солнечных батареях

На обычные полеты меньше влияют изменения погоды, чем на самолеты на солнечных батареях. Обычные самолеты могут задерживаться из-за погодных условий, или путешествие может стать более сложным. Однако самолеты на солнечных батареях могут летать только при определенных погодных условиях, особенно на большие расстояния, так как нуждаются в подзарядке в воздухе.

Хотя солнечная энергия практически бесплатна, оборудование и технологии, необходимые для ее сбора и использования, очень дороги, особенно с учетом масштаба, необходимого для эксплуатации одноместного самолета.

Первый самолет на солнечных батареях и современные самолеты

Электричество уже давно используется для приведения в движение летательных аппаратов. Первой была французская летающая лодка, наполненная водородом, которая в 1884 году выиграла 10-километровую гонку возле Вильякулбея и Медона.

Когда появился бензиновый двигатель, от электрических двигателей для самолетов отказались, и эта область бездействовала почти столетие. В то время электрическая система имела преимущество перед своим единственным соперником — паровой машиной.

На глазах у возбужденной публики и фотографов SunPower 2 приземлился в Абу-Даби рано утром 26 июля 2016 года. Самолет выполнил то, что многие считали невыполнимой задачей. После 14 месяцев и 550 часов полета он пролетел 25 {6}} миль вокруг Земли без использования жидкого топлива, пересек четыре континента, два океана и три моря. Единственным источником энергии для этого транспортного средства были яркие лучи солнца.

Последние исследования и разработки в области самолетов на солнечной энергии

Как и в случае других конкурирующих технологических подходов, солнечные топливные элементы были разработаны для выработки электроэнергии для стационарных систем. Текущие исследования и разработки сосредоточены на разработке надежных, недорогих и высокопроизводительных энергетических сетей для авиационных приложений.

Стремительный технологический прогресс направлен на улучшение и расширение использования солнечной энергии в авиации. В этом контексте органические фотоэлектрические системы имеют большое значение. Органические фотоэлектрические элементы (OPV) изготавливаются из разнообразных и универсальных органических материалов и предлагают неограниченные возможности для повышения производительности. Органические молекулы недороги, обладают хорошими светопоглощающими свойствами и позволяют создавать покрытия толщиной до нескольких сотен нанометров.

Недавней разработкой в ​​области самолетов на солнечных батареях является разработка самолета Zephyr S. Самолет Zephyr S, также известный как беспилотник и псевдоспутник, взлетел с испытательного полигона армии США Юма в Аризоне. Он предназначен для длительного пребывания в воздухе, что позволяет ему функционировать в качестве военной сенсорной платформы.