Soustředit se! Aktualizace solárního letadla!

Snižování emisí skleníkových plynů je univerzální výzvou pro průmysl komerčního letectví. Tento sektor odpovídá za 2,6 procenta celosvětových emisí, což by se mohlo zvýšit na 5 procent, protože průmysl zaostává za ostatními sektory v procesu dekarbonizace.

Do roku 2030 bude více lidí cestovat letecky a současné závazky leteckých společností používat nízkouhlíková alternativní paliva toto rozšíření jen částečně vykompenzují.

Sluneční energie využívaná letadly

Dostatek slunečního světla dosáhne zemského povrchu za jednu hodinu, aby pokryl všechny světové energetické potřeby na celý rok.

Solární systémy využívají k přeměně slunečního záření na elektřinu fotovoltaické moduly. Tato energie může být přeměněna na elektřinu a využita v leteckém průmyslu.

Během palivové krize v 70. letech 20. století byla solární energie prostřednictvím fotovoltaických modulů považována za alternativní zdroj energie. Solární letadla si v poslední době získala pozornost veřejnosti i leteckého průmyslu jako ekologicky prospěšné řešení. Na rozdíl od konvenčních letadel využívají solární letadla fotovoltaické moduly ke sběru slunečního záření a jeho přeměně na elektřinu.

Letadla na solární pohon jsou preferována před konvenčními letadly

Letadla na solární pohon mají velký potenciál pro mise ve vysokých nadmořských výškách a s dlouhou výdrží (HALE) díky neomezené dostupnosti solární energie.

Letadla na solární pohon mohou létat v blízkosti vesmíru nad atmosférickou letovou oblastí a pod letovou oblastí kosmické lodi (cca 20-100 km).

V závislosti na odolnosti systémů letadla a dostupnosti slunečního světla mohou létat nepřetržitě měsíce nebo dokonce roky, což u běžných letadel není možné kvůli provozním omezením.

Jak funguje letadlo na solární pohon?

Základním konceptem je pokrytí specifických oblastí letadla, jako jsou křídla a ocas, solárními články.

Když jsou fotovoltaické moduly vystaveny slunečnímu paprsku, přeměňují sluneční energii na elektřinu. Orientace FV modulů a jas slunce jsou dva prvky, které ovlivňují množství vyrobené energie.

Obvody, které řídí výstup přenosu energie, mají programovatelný mikrokontrolér. Řídicí a přenosový systém elektřiny zajišťuje, že solární moduly produkují co nejvíce energie. Většina vyrobené elektřiny se používá k napájení elektroniky a pohonných systémů letadla. V době slabého slunečního svitu se baterie dobíjejí pomocí dodatečné energie.

Základní myšlenkou je využití letadla k přepravě sluneční energie a tento úkol plní solární moduly pokrývající letadlo. Pomocí těchto modulů se zářivá energie přeměňuje na elektrickou energii. Právě tato elektrická energie se používá k nabíjení baterií, které pohánějí elektromotory.

Vrtule namontované na motorech vytvářejí konstantní tah. Dynamické působení vzduchu tak pohání letadlo a generuje sílu na křídlech, která je opačná než síla závaží směřující dolů. Baterie jsou jediným zdrojem energie v noci.

Výhody letadel na solární pohon

Letadla na solární pohon jsou šetrná k životnímu prostředí. Nejdůležitějším přínosem solárních letů a základním důvodem jejich vývoje je to, že se spoléhají na čistý zdroj energie, který nemá negativní dopad na životní prostředí.

Solární energie má oproti fosilním palivům značné výhody, protože je to bezplatný, čistý a obnovitelný zdroj energie.

Nevýhody letadel na solární pohon

Konvenční létání je méně ovlivněno změnami počasí než letadla na solární pohon. Běžná letadla se mohou zpozdit kvůli počasí nebo se cesta může stát náročnější. Letadla na solární pohon však mohou létat pouze za určitých povětrnostních podmínek, zejména na velké vzdálenosti, protože je třeba je dobíjet ve vzduchu.

Ačkoli je solární energie prakticky zdarma, zařízení a technologie potřebné k jejímu sběru a využití jsou velmi drahé, zejména s ohledem na rozsah potřebný k provozu letadla pro jednoho cestujícího.

První letadlo na solární pohon a moderní letadla

Elektřina se odedávna používala k pohonu létajících strojů. Prvním byl francouzský létající člun plněný vodíkem, který v roce 1884 vyhrál závod na 10 km poblíž Villacoulbay a Medonu.

Když přišel benzinový motor, elektrický pohon pro letadla byl opuštěn a pole leželo téměř století nečinné. V té době měl elektrický systém výhodu nad svým jediným rivalem, parním strojem.

Před nadšeným publikem a fotografy přistál SunPower 2 v Abu Dhabi v ranních hodinách 26. července 2016. Letoun splnil to, co mnozí považovali za nemožný úkol. Po 14 měsících a 550 hodinách letu urazil 25000 mil kolem Země bez použití kapalného paliva a překonal čtyři kontinenty, dva oceány a tři moře. Jediným zdrojem energie pro toto vozidlo byly jasné sluneční paprsky.

Nedávný výzkum a vývoj v letadlech na solární pohon

Stejně jako u jiných konkurenčních technologických přístupů byly solární palivové články vyvinuty pro výrobu elektřiny pro stacionární systémy. Současné úsilí v oblasti výzkumu a vývoje se zaměřuje na vývoj spolehlivých, levných a vysoce výkonných energetických sítí pro letecké aplikace.

Pro zlepšení a rozšíření využití solární energie v letectví dochází k rychlému technologickému pokroku. V této souvislosti mají velký význam organické fotovoltaické systémy. Organická fotovoltaika (OPV) se vyrábí z rozmanité a všestranné řady organických materiálů a nabízí neomezené možnosti pro řadu vylepšení výkonu. Organické molekuly jsou levné, mají dobré vlastnosti absorpce světla a umožňují tvorbu povlaků o velikosti několika stovek nanometrů.

Nedávným vývojem v letadlech poháněných solární energií je vývoj letadla Zephyr S. Letoun Zephyr S, známý také jako dron a pseudosatelit, vzlétl z Yuma Proving Ground americké armády v Arizoně. Je navržen tak, aby zůstal ve vzduchu po delší dobu, což mu umožňuje fungovat jako vojenská senzorová platforma.