Plano solar
Los aviones solares son alimentados eléctricamente por células solares y motores eléctricos y, por lo tanto, pertenecen a la clase de aviones eléctricos . Dado que obtienen su energía exclusivamente de la radiación solar , no necesitan ningún combustible fósil y, por tanto, no provocan ninguna emisión (emisiones contaminantes) durante su funcionamiento . Los planos solares son particularmente efectivos en altitudes elevadas, donde la radiación solar es menos atenuada por la atmósfera terrestre y no es posible la sombra de las nubes . Necesita puentear la batería ( acumulador ).
El primer avión solar, el Sunrise-I, despegó en California en 1974 .
Posibles usos
Varias áreas de responsabilidad son concebibles en el futuro. Por ejemplo, se utilizarán aviones no tripulados alimentados por energía solar, entre otras cosas. utilizarse a largo plazo como plataforma de comunicación , para vigilancia de fronteras, como avión de vigilancia y apoyo en incendios forestales y para agricultura de precisión .
Dependiendo de la durabilidad de los componentes del sistema y de la radiación solar en el lugar de uso, los aviones solares se pueden utilizar de forma continua durante meses o años y, al mismo tiempo, operar a grandes alturas por encima del techo de servicio de los aviones convencionales. Por lo tanto, podrían actuar como un complemento más económico de los satélites estacionados a altitudes más bajas . A diferencia de los satélites, los planos solares se pueden reubicar libremente y no están restringidos a una órbita específica . Sin embargo, la construcción de aviones de gran capacidad alimentados por energía solar es poco probable, incluso si se dispone de células solares extremadamente potentes, ya que no hay suficiente espacio disponible en dichos aviones para disponer de suficientes células solares.
Ejemplos de
Pingüino de gasa
El Gossamer Penguin se basó en el avión de propulsión muscular Gossamer Albatross . El primer vuelo tuvo lugar el 7 de abril de 1980. El primer vuelo impulsado por energía solar siguió el 18 de mayo de 1980.
Desafiador solar
El Solar Challenger era un avión solar de la empresa AeroVironment de Paul MacCready , que fue construido como un sucesor mejorado del Gossamer Penguin . El avión de propulsión puramente fotovoltaica tuvo su primer vuelo el 6 de noviembre de 1980. El 7 de julio de 1981, Steve Ptacek voló desde Corneille-en-Verin, cerca de París, a la Base de la Fuerza Aérea RAF Manston en Inglaterra en un vuelo récord de 262 kilómetros, cruzando el Canal de la Mancha .
Icaré II
Icaré II es un proyecto de avión solar alemán de la Universidad de Stuttgart de 1996, el 7 de julio de 1996 Icaré ganó el concurso Berblinger de la ciudad de Ulm.
Pathfinder (Plus) - Centurion - Helios
Pionero
Pathfinder fue desarrollado para un programa secreto en los EE. UU. A principios de la década de 1980. Después de algunos vuelos, se descubrió que la tecnología aún no era adecuada para días de vuelos con energía solar. Como resultado, Pathfinder fue suspendido. En 1993 fue preparado para volar de nuevo por la Organización de Defensa de Misiles Balísticos y en 1994 entregado a la NASA para su programa ERAST ( Environmental Research Aircraft and Sensor Technology ), que tenía como objetivo desarrollar vehículos aéreos no tripulados.
El 11 de septiembre de 1995, se estableció un primer récord mundial para aviones propulsados por energía solar cuando se alcanzó una altitud de 15.240 m (50.000 pies) en un vuelo de 12 horas. El 7 de julio de 1997, ese récord se incrementó a 21,802 m (71,530 pies). Ese fue el récord mundial de aviones propulsados por hélice y aviones solares. En 1998, Pathfinder Plus surgió de Pathfinder .
Especificaciones técnicas:
- Luz: 29,5 m
- Longitud: 3,6 m
- Peso: 252 kg
- Carga útil: 45 kg
- Velocidad: aproximadamente 27-32 km / h (17-20 mph )
- Potencia nominal de las células solares: 7,5 kW
- Accionamiento: 6 motores eléctricos con un máximo de 1,5 kW cada uno
- Fabricante: AeroVironment, Inc., Monrovia (California)
Centurion
Centurion es un desarrollo posterior de Pathfinder Plus .
- Envergadura: 62,8 m (206 pies)
- 14 motores eléctricos
- Células solares con una potencia de hasta 31 kW
- Velocidad: aproximadamente 27 a 33 km / h (15 a 18 nudos )
- Inicio de la construcción: 10 de febrero de 1997
- Primer vuelo: 10 de noviembre de 1998
A partir de enero de 1999, el avión se convirtió al prototipo Helios .
Helios
El nombre del dios del sol del mismo nombre en la mitología griega , Helios era un avión ligero no tripulado desarrollado por la NASA y la compañía californiana AeroVironment . Con este avión fue posible el 14 de agosto de 2001 sobre Hawai romper el récord mundial de aviones no propulsados por cohetes. Con una altura de 29.524 metros en vuelo nivelado, se superó el récord de casi 25 años de 25.929 metros de un avión espía SR-71 Blackbird. Este tipo de aeronave debería representar una alternativa a los satélites o utilizarse para tareas de investigación en altitudes muy elevadas.
Los primeros vuelos de prueba tuvieron lugar en septiembre de 1999 con funcionamiento a batería. El último vuelo récord utilizó solo energía solar, lo que explica el rango en la información de peso. La subida duró unas seis horas.
El avión de 580 kg estaba propulsado por 14 motores eléctricos. La envergadura era de 75,3 metros, 10,9 metros más que la de un Boeing 747-400.
Casi 66.000 células solares de alto rendimiento de SunPower con una eficiencia del 22 por ciento se montaron en la superficie del ala y proporcionaron 30 kW de energía eléctrica con radiación solar completa. El precio de las células solares utilizadas fue de poco menos de $ 9 millones. La velocidad de vuelo fue de unos 30 a 50 km / h.
Helios se estrelló el 26 de junio de 2003 cerca de Hawai en el Pacífico. La NASA cita un problema con el control de la aeronave y el daño estructural resultante como la causa del accidente .
Especificaciones técnicas:
- Luz: 75,3 m
- Longitud: 3,7 m
- Peso: 600 a 929 kg
- Velocidad: aproximadamente de 30 a 43 km / h (19-27 mph), 274 km / ho 170 mph en la altitud máxima
- Accionamiento: 14 motores eléctricos con un máximo de 1,5 kW cada uno
Solair
Solair I.
Solair I es un proyecto de avión solar alemán de 1980 basado en el avión de la serie Canard 2FL . Fue diseñado y construido por Günther Rochelt .
Solair II
Solair II , el sucesor de Solair I, comenzó como un proyecto en 1996 con el objetivo de desarrollar y construir un avión solar que tenga un valor de utilidad superior a su predecesor. Se basó en la construcción de planeadores . Solair II tiene una unidad de cola en V, en la punta de la cual una hélice proporciona propulsión. El avión se fabricó en una construcción tipo sándwich de media carcasa con núcleos de panal. Puede iniciarse automáticamente con baterías cargadas . Se requieren 755 vatios de potencia motriz para un vuelo recto.
- plano
- Envergadura: 20,00 m, área del ala: 17,00 m², longitud del fuselaje: 6,12 m
- Masa de instalación : 140 kg
- Masa máxima de vuelo ( MTOW ): 230 kg
- Generador solar
- Células solares: células de silicio monocristalino de 13,44 m²
- máxima eficiencia: 17,3%
- potencia máxima (radiación 500 W / m²): 1163 W
- conducir
- Desarrollador: Dipl.-Ing. Karl Friedel
- 2 × motor DC de imán permanente con hélice de empuje (1,46 m de diámetro) en la unidad de cola
- Voltaje nominal: 30 V cada uno (motores conectados en serie)
- potencia máxima: 2 × 4500 W.
- después de una modificación, se utilizaron motores de 2 × 4 kW con hélices plegables de 2 palas (2 m de diámetro) con ajuste de palas
- Pilas
- Tipo de batería: 54 celdas en serie, 2 a 4 paquetes de baterías en paralelo, voltaje nominal: 65 V
- Capacidad: máx.4 × 5,2 Ah = 20,8 Ah, energía almacenable: máx.1352 Wh
SolarWorld eOne
El primer cruce de los Alpes se logró en el verano de 2015 como parte de un proyecto de cooperación entre SolarWorld y PC-Aero GmbH. El peso vacío sin baterías es de 120 kg, las baterías con una potencia de 11 kW constituyen una parte considerable de la masa con 80 kg. Era posible una carga útil de 100 kg.
Impulso solar
El Solar Impulse del suizo Bertrand Piccard y la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) se convirtió en el primer avión solar en completar una circunnavegación completa del mundo. Es el primer avión solar que también vuela durante la noche.
El avión solar “Solar Impulse” completó su primer vuelo de prueba el 7 de abril de 2010. El vuelo, controlado por el piloto Markus Scherdel, tuvo lugar alrededor del aeródromo militar de Payerne en el cantón suizo de Vaud .
El primer vuelo nocturno tuvo lugar el 8 de julio de 2010. Tras un vuelo sin escalas de más de 24 horas, “Solar Impulse” HB-SIA aterrizó en el aeródromo militar de Payerne, desde donde había despegado el avión el día anterior.
Finalmente, el 13 de mayo de 2011, un vuelo solar internacional de Payerne a Bruselas tuvo éxito con una duración de vuelo de 12 horas 59 minutos.
Con el “Solar Impulse” del 5 de junio de 2012, un vuelo de 18 horas desde Madrid en España a Rabat en Marruecos fue el primer vuelo intercontinental de un avión propulsado por energía solar.
Zephyr S
El Zephyr S es un avión solar diseñado por Airbus que tiene un peso de 75 kg con una envergadura de 25 metros. El avión despegó en su vuelo inaugural el 11 de julio de 2018 y lo terminó después de casi 26 días en el aire, con el Zephyr S estableciendo un nuevo récord de resistencia desde su primera misión. El plan es fabricar el avión en serie. Inicialmente se utilizará con fines de comunicación, como una estación de retransmisión para proporcionar acceso a Internet incluso en áreas remotas . Además, según Airbus, la aeronave también se puede utilizar como soporte para la gestión de desastres, para la detección temprana de incendios forestales, para el descubrimiento de derrames de petróleo en el mar, para la vigilancia de fronteras y para otras tareas. Puede realizar estas tareas de forma más económica que los satélites, al mismo tiempo que es más flexible y ofrece imágenes más nítidas.
Phasa-35
Se supone que el dron Phasa-35 aún no completamente desarrollado de BAE Systems y Prismatic se mueve de forma autónoma. Debería llevar una carga útil de 15 kilogramos y poder permanecer en el aire hasta por un año. Inicialmente, debería estar disponible para junio de 2018. En febrero de 2020 tuvo su primer vuelo en Woomera , Australia. Ejemplos de una posible carga útil serían las cámaras de vigilancia, los sensores o los relés de radio móviles y deberían ser una alternativa rentable a los satélites. Tiene una envergadura de 35 metros, una velocidad de 93 a 145 km / hy se supone que vuela a una altura de 15 a 21 kilómetros a la altura de la estratosfera .
literatura
- Libros
- Planos solares. En: Klaus L. Schulte: Vuelo eléctrico: tecnología, historia, futuro , KLS Publishing, ISBN 978-3-942095-44-0 , págs. 129–158
- Capítulo 5: "Aquí viene el sol". En: Kevin Desmond: aviones y drones eléctricos: una historia , McFarland, 2018, ISBN 978-1-4766-6961-8 , págs.74-104
- elementos
- Xian-Zhong Gao, Zhong-Xi Hou, Zheng Guo, Xiao-Qian Chen: Revisiones de métodos para extraer y almacenar energía para aviones que funcionan con energía solar . En: Renewable and Sustainable Energy Reviews 44, (2015), 96-108, doi : 10.1016 / j.rser.2014.11.025 .
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- Farivar Fazelpour, Majid Vafaeipour, Omid Rahbari, Reza Shirmohammadi: parámetros considerables del uso de células fotovoltaicas para aviones con energía solar . En: Renewable and Sustainable Energy Reviews 22, (2013), 81–91, doi : 10.1016 / j.rser.2013.01.016 .
enlaces web
- Asociación Federal de Movilidad Solar : solarmobil.info
- futureisclean.org
- solarflugzeug.de: Volar con energía solar: la fascinación del vuelo solar
- sky-sailor.epfl.ch: Proyecto de avión solar en Suiza -
Evidencia individual
- ↑ Sunrise I. En: www.solarflugzeuge.de. Consultado el 14 de diciembre de 2019 .
- ↑ Kevin Desmond: Aviones y drones eléctricos: una historia , McFarland, 2018, ISBN 978-1-4766-6961-8 , págs. 75-77
- ↑ Xian-Zhong Gao, Zhong-Xi Hou, Zheng Guo, Xiao-Qian Chen, Revisiones de métodos para extraer y almacenar energía para aviones con energía solar . En: Renewable and Sustainable Energy Reviews 44, (2015), 96-108, p. 97, doi : 10.1016 / j.rser.2014.11.025 .
- ↑ Xiongfeng Zhu, Zheng Guo, Zhongxi Hou, Aviones con energía solar: una perspectiva histórica y desafíos futuros . En: Progress in Aerospace Sciences 71, (2014), 36–53, p. 37, doi : 10.1016 / j.paerosci.2014.06.003 .
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