Statek powietrzny, który lata dzięki Słońcu
Ogniwa fotowoltaiczne mogą zasilić nasze domy i biura, ale czy są wystarczająco wydajne, by zasilić samolot? W dodatku wielki, mogący przewozić 250 ton transportowiec? Okazuje, że tam, gdzie łączy się rzetelną tradycję z nowoczesną technologią, wszystko jest możliwe.
Transport lotniczy odpowiedzialny jest za siedem procent światowej emisji dwutlenku węgla do atmosfery. Mimo to liczba lotnisk, samolotów, rejsów stale rośnie. Boeing 747 pracując przez jedną dobę emituje do atmosfery tyle dwutlenku węgla co 250 samochodów przez rok. A w ciągu jednego dnia w powietrze wzbija się niemal 19300 maszyn.
Naturalnie gros tego to transport pasażerski. Ale w czasach szalejącej konsumpcji, potrzeby zjedzenia sushi prosto z Tokio i zamówienia świeżych soczystych truskawek w środku europejskiej zimy, samoloty wykorzystywane są też masowo do transportu towarowego. I tak soczyste truskawki kosztują nas nie tylko sumę, jaka widnieje na paragonie, ale również tony gazów cieplarnianych emitowanych do atmosfery, a co za tym idzie topniejące lodowce, anomalie pogodowe i miliony problemów. A gdyby tak móc rozkoszować się truskawkami prosto z Kalifornii, gdy za oknem jesienna plucha i deszcz, a jednocześnie nie zostawiać zbędnego śladu węglowego po swojej zachciance?
Powrót do przeszłości
Rozwiązaniem są Zeppeliny, popularne w okresie międzywojennym sterowce, czyli wielkie, wypełnione helem lub wodorem balony na sztywnej konstrukcji z podwieszaną gondolą, wyposażone w śmigło napędzane silnikiem spalinowym. Tylko współczesne sterowce tworzone przez angielską firmę Varialift Airships wykonane są z aluminium, obłożone panelami fotowoltaicznymi i mogą przenosić ładunki o wadze dochodzącej do 250 ton. Dla porównania ciężki wojskowy samolot transportowy Boeinga C-17 Globemaster III ma ładowność do 70 ton. Sterowiec górą.
W rozmowie z periodykiem New Scientist Alan Handley, COE Varialift Airships oznajmił, że ich sterowiec będzie zdolny odbyć podróż transatlantycką między Anglią a USA spalając tylko osiem procent paliwa, które na tej samej trasie spaliłby samolot odrzutowy. Wszystko dzięki wykorzystaniu połączenia silników zasilanych bateriami słonecznymi oraz silników odrzutowych. Obecnie budowany przez firmę sterowiec ma mieć długość ponad 150 metrów, wysokość 25 metrów i taką samą szerokość.
- Tak ogromna powierzchnia to również mnóstwo miejsca, które można wykorzystać na panele fotowoltaiczne. Uzyskana dzięki nim energia elektryczna zarządzana jest przez sterowniki i regulatory. Może być ona wykorzystana w sposób bezpośredni lub magazynowana w akumulatorach i następnie przekierowana do układu napędowego oraz systemów pokładowych. Drugie rozwiązanie jest bezpieczniejsze niż bezpośrednie podłączenie systemów pokładowych do ogniw fotowoltaicznych, ale wpływa na zwiększenie masy własnej całego rozwiązania - mówi Mariusz Kacprzak, kierownik Zakładu Teledetekcji z Instytutu Lotnictwa Sieci Badawczej Łukasiewicz.
Pierwszy lot już za chwilę
Sterowiec, który ma być oddany do użytku za dziewięć miesięcy, ma działać jak samochód o napędzie hybrydowym, czyli wykorzystywać oba rodzaje napędu.
To niejedyny pomysł na statki powietrzne o napędzie solarnym. W 2009 roku swój pierwszy lot odbył Solar Impulse, jednoosobowy, eksperymentalny samolot wyposażony w panele słoneczne. Za projektem stoją szwajcarski inżynier i biznesmen André Borschberg oraz Bertrand Piccard, baloniarz, który wsławił się pierwszym pozbawionym postojów lotem balonem dookoła świata. Projekt jest nieustannie rozwijany, a w latach 2015 - 2016 Piccard odbył kolejną wersją Solar Impulse lot dookoła świata, tym razem z przystankami. Jednak jednorazowo najdłużej przebywał w powietrzu niemal 118 godzin.
Elektryki z Polski
Projekty samolotów zasilanych energią solarną prowadzone są również w naszym rodzimym Instytucie Lotnictwa, który został włączony w roku 2019 do nowo utworzonej Sieci Badawczej Łukasiewicz.
Opracowany został tam niewielki (rozpiętość skrzydeł około 4 metry) jednopłatowy, zdalnie sterowany samolot obserwacyjny. Jest to prototyp stworzony w skali 1:10. Ogniwa fotowoltaiczne o powierzchni niespełna metra kwadratowego zasilają systemy obserwacyjne, w tym kamerę wielospektralną wykorzystywaną do zaawansowanych analiz terenu.
Stosunkowo mała powierzchnia zamontowanych ogniw, przy jednoczesnej ograniczonej wydajności nie pozwala na pełne zasilenie systemu napędowego. Warto jednak podkreślić, że dzięki zastosowaniu alternatywnych źródeł energii czas lotu samolotu został wydłużony o około 20 do 30 procent. Wraz z rozwojem technologii i zwiększaniem wydajności ogniw na rynku będą pojawiać się kolejne samoloty wykorzystujące energię słoneczną.
Polski samolot z ogniwami fotowoltaicznymi cieszy się dużym zainteresowaniem, w roku 2019 otrzymał główną nagrodę na Międzynarodowych Targach Wynalazków i Innowacji INTARG.
Rozwiązania bazujące na bateriach słonecznych wykorzystywane będą w najbliższych latach raczej w transporcie towarowym lub - jak w przypadku rodzimego samolotu - do wspierania niewielkich samolotów obserwacyjnych. Jednak technologia rozwija się w sposób wykładniczy, co znaczy, że każdy wynalazek, każdy przełom technologiczny przybliża nas do kolejnego, a czas pomiędzy jednym a drugim skraca się. Może jeszcze za naszego życia polecimy na urlop samolotem zasilanym Słońcem.
