Focus! Zonnevliegtuig update!

Het verminderen van de uitstoot van broeikasgassen is een universele uitdaging voor de commerciële luchtvaartindustrie. Deze sector is verantwoordelijk voor 2,6 procent van de wereldwijde uitstoot en dit kan oplopen tot 5 procent omdat de industrie achterloopt op andere sectoren in het proces van koolstofarm maken.

Tegen 2030 zullen meer mensen per vliegtuig reizen, en de huidige toezeggingen van luchtvaartmaatschappijen om koolstofarme alternatieve brandstoffen te gebruiken, zullen deze uitbreiding slechts gedeeltelijk compenseren.

Zonne-energie gebruikt door vliegtuigen

In één uur bereikt genoeg zonlicht het aardoppervlak om een ​​heel jaar in alle energiebehoefte van de wereld te voorzien.

Zonnesystemen gebruiken fotovoltaïsche modules om zonlicht om te zetten in elektriciteit. Deze energie kan worden omgezet in elektriciteit en worden gebruikt in de vliegtuigindustrie.

Tijdens de brandstofcrisis van de jaren 70 werd zonne-energie via fotovoltaïsche modules gezien als een alternatieve energiebron. Zonnevliegtuigen hebben onlangs de aandacht getrokken van het publiek en de luchtvaartindustrie als een ecologisch voordelige oplossing. In tegenstelling tot conventionele vliegtuigen gebruiken zonnevliegtuigen fotovoltaïsche modules om zonnestraling op te vangen en om te zetten in elektriciteit.

Vliegtuigen op zonne-energie hebben de voorkeur boven conventionele vliegtuigen

Vliegtuigen op zonne-energie hebben een groot potentieel voor HALE-missies (high height and long endurance) dankzij de onbeperkte beschikbaarheid van zonne-energie.

Vliegtuigen op zonne-energie kunnen vliegen in de buurt van de ruimte boven het atmosferische vluchtgebied en onder het ruimtevaartuigvluchtgebied (ongeveer 20-100 km).

Afhankelijk van de duurzaamheid van de vliegtuigsystemen en de beschikbaarheid van zonlicht, kunnen ze maanden of zelfs jaren ononderbroken cruisen, iets dat vanwege operationele beperkingen niet mogelijk is met conventionele vliegtuigen.

Hoe werkt een vliegtuig op zonne-energie?

Het basisconcept is om specifieke delen van het vliegtuig, zoals de vleugels en staart, te bedekken met zonnecellen.

Bij blootstelling aan zonnestralen zetten de fotovoltaïsche modules de zonne-energie om in elektriciteit. De oriëntatie van de PV-modules en de helderheid van de zon zijn de twee elementen die bepalen hoeveel energie wordt geproduceerd.

Het circuit dat de krachtoverbrenging beheert, heeft een programmeerbare microcontroller. Het regel- en transmissiesysteem van de elektriciteit zorgt ervoor dat de zonnepanelen zoveel mogelijk energie produceren. Het grootste deel van de opgewekte elektriciteit wordt gebruikt om de elektronica en voortstuwingssystemen van het vliegtuig van stroom te voorzien. Bij weinig zonlicht worden de batterijen opgeladen met behulp van de extra energie.

Het basisidee is om het vliegtuig te gebruiken om zonne-energie te transporteren, en de zonnemodules die het vliegtuig bedekken, voeren deze taak uit. Met behulp van deze modules wordt stralingsenergie omgezet in elektrische energie. Het is deze elektrische energie die wordt gebruikt om de batterijen op te laden die de elektromotoren aandrijven.

De propellers die op de motoren zijn gemonteerd, genereren een constante stuwkracht. De dynamische actie van de lucht stuwt het vliegtuig dus voort en genereert een kracht op de vleugels die tegengesteld is aan de neerwaartse kracht van het gewicht. De batterijen zijn 's nachts de enige energiebron.

Voordelen van vliegtuigen op zonne-energie

Vliegtuigen op zonne-energie zijn milieuvriendelijk. Het belangrijkste voordeel van zonnevluchten en de fundamentele reden voor hun ontwikkeling is dat ze afhankelijk zijn van een schone energiebron die geen negatieve invloed heeft op het milieu.

Zonne-energie heeft aanzienlijke voordelen ten opzichte van fossiele brandstoffen omdat het een gratis, schone en hernieuwbare energiebron is.

Nadelen van vliegtuigen op zonne-energie

Conventioneel vliegen wordt minder beïnvloed door weersveranderingen dan vliegtuigen op zonne-energie. Conventionele vliegtuigen kunnen vertraging oplopen door het weer, of de reis kan uitdagender worden. Vliegtuigen op zonne-energie kunnen echter alleen onder bepaalde weersomstandigheden vliegen, vooral over lange afstanden, omdat ze in de lucht moeten worden opgeladen.

Hoewel zonne-energie praktisch gratis is, is de apparatuur en technologie die nodig is om het op te vangen en te gebruiken erg duur, vooral gezien de schaal die nodig is om een ​​vliegtuig voor één passagier te besturen.

Het eerste vliegtuig op zonne-energie en moderne vliegtuigen

Elektriciteit wordt al lang gebruikt om vliegmachines voort te stuwen. De eerste was een Franse vliegboot gevuld met waterstof, die in 1884 een race van 10 km bij Villacoulbay en Medon won.

Toen de benzinemotor arriveerde, werd de elektrische voortstuwing voor vliegtuigen stopgezet en lag het veld bijna een eeuw sluimerend. In die tijd had het elektrische systeem een ​​voordeel ten opzichte van zijn enige rivaal, de stoommachine.

Voor een enthousiast publiek en fotografen landde de SunPower 2 in de vroege uurtjes van 26 juli 2016 in Abu Dhabi. Het vliegtuig volbracht wat volgens velen een onmogelijke taak was. Na 14 maanden en 550 vlieguren reisde het 25,000 mijl rond de aarde zonder enige vloeibare brandstof te gebruiken, waarbij het vier continenten, twee oceanen en drie zeeën overstak. De enige krachtbron voor dit voertuig waren de felle zonnestralen.

Recent onderzoek en ontwikkelingen in vliegtuigen op zonne-energie

Net als bij andere concurrerende technologische benaderingen, zijn zonnebrandstofcellen ontwikkeld om elektriciteit op te wekken voor stationaire systemen. De huidige onderzoeks- en ontwikkelingsinspanningen zijn gericht op het ontwikkelen van betrouwbare, goedkope, krachtige energienetwerken voor luchtvaarttoepassingen.

Er worden snelle technologische vorderingen gemaakt om het gebruik van zonne-energie voor de luchtvaart te verbeteren en uit te breiden. In deze context zijn organische fotovoltaïsche systemen van groot belang. Organische fotovoltaïsche cellen (OPV) zijn gemaakt van een divers en veelzijdig assortiment organische materialen en bieden onbeperkte mogelijkheden voor een reeks prestatieverbeteringen. Organische moleculen zijn goedkoop, hebben goede lichtabsorptie-eigenschappen en kunnen coatings tot enkele honderden nanometer dun maken.

Een recente ontwikkeling in vliegtuigen op zonne-energie is de ontwikkeling van het Zephyr S-vliegtuig. Ook bekend als een drone en pseudo-satelliet, steeg het Zephyr S-vliegtuig op vanaf het Yuma Proving Ground van het Amerikaanse leger in Arizona. Het is ontworpen om gedurende langere tijd in de lucht te blijven, waardoor het kan functioneren als een militair sensorplatform.