Fokus! Oppdatering av solcellefly!

Å redusere klimagassutslipp er en universell utfordring for den kommersielle luftfartsindustrien. Denne sektoren står for 2,6 prosent av de globale utslippene, og dette kan øke til 5 prosent ettersom industrien henger etter andre sektorer i avkarboniseringsprosessen.

Innen 2030 vil flere mennesker reise med fly, og nåværende flyselskapsforpliktelser om å bruke lavkarbon alternativt drivstoff vil bare delvis kompensere for denne utvidelsen.

Solenergi brukt av fly

Nok sollys når jordens overflate på én time til å dekke alle verdens energibehov i et helt år.

Solcelleanlegg bruker solcellemoduler for å konvertere sollys til elektrisitet. Denne energien kan omdannes til elektrisitet og brukes i flyindustrien.

Under drivstoffkrisen på 1970-tallet ble solenergi via solcellemoduler sett på som en alternativ energikilde. Solcellefly har nylig fått oppmerksomhet fra publikum og luftfartsindustrien som en økologisk gunstig løsning. I motsetning til konvensjonelle fly bruker solcellefly solcellemoduler for å samle inn solstråling og konvertere den til elektrisitet.

Solcelledrevne fly foretrekkes fremfor konvensjonelle fly

Solcelledrevne fly har et stort potensial for oppdrag i stor høyde og lang utholdenhet (HALE) på grunn av den ubegrensede tilgjengeligheten av solenergi.

Solcelledrevne fly kan fly i nærheten av verdensrommet over den atmosfæriske flyregionen og under romfartøyets flyregion (ca. 20-100 km).

Avhengig av holdbarheten til flysystemene og tilgjengeligheten av sollys, kan de cruise kontinuerlig i måneder eller til og med år, noe som ikke er mulig med konvensjonelle fly på grunn av operasjonelle begrensninger.

Hvordan fungerer et solcelledrevet fly?

Grunnkonseptet er å dekke bestemte områder av flyet, som vingene og halen, med solceller.

Når de utsettes for solens stråle, omdanner solcellemodulene solenergien til elektrisitet. Orienteringen til PV-modulene og lysstyrken til solen er de to elementene som påvirker hvor mye energi som produseres.

Kretsen som styrer kraftoverføringen har en programmerbar mikrokontroller. Styrings- og overføringssystemet til elektrisiteten sørger for at solcellemodulene produserer så mye energi som mulig. Mesteparten av elektrisiteten som genereres brukes til å drive flyets elektronikk og fremdriftssystemer. I tider med lite sollys, lades batteriene opp ved hjelp av den ekstra energien.

Grunnideen er å bruke flyet til å transportere solenergi, og solcellemodulene som dekker flyet utfører denne oppgaven. Ved å bruke disse modulene blir strålingsenergi omdannet til elektrisk energi. Det er denne elektriske energien som brukes til å lade batteriene som driver de elektriske motorene.

Propellene som er montert på motorene genererer konstant skyvekraft. Luftens dynamiske handling driver dermed flyet og genererer en kraft på vingene som er motsatt av vektens nedadgående kraft. Batteriene er den eneste energikilden om natten.

Fordeler med solcelledrevne fly

Solcelledrevne fly er miljøvennlige. Den viktigste fordelen med solenergiflyvninger og den grunnleggende årsaken til utviklingen er at de er avhengige av en ren energikilde som ikke har noen negativ innvirkning på miljøet.

Solenergi har betydelige fordeler fremfor fossilt brensel fordi det er en gratis, ren og fornybar energikilde.

Ulemper med solcelledrevne fly

Konvensjonell flyging er mindre påvirket av endringer i været enn solcelledrevne fly. Konvensjonelle fly kan bli forsinket av været, eller reisen kan bli mer utfordrende. Solcelledrevne fly kan imidlertid bare fly under visse værforhold, spesielt over lange avstander, da de må lades opp i luften.

Selv om solenergi er praktisk talt gratis, er utstyret og teknologien som kreves for å samle inn og bruke den svært kostbart, spesielt gitt omfanget som kreves for å operere et enkeltpassasjerfly.

Det første solcelledrevne flyet og moderne fly

Elektrisitet har lenge vært brukt til å drive flygende maskiner. Den første var en fransk flybåt fylt med hydrogen, som vant et 10 km løp nær Villacoulbay og Medon i 1884.

Da bensinmotoren kom, ble elektrisk fremdrift for fly forlatt og feltet lå i dvale i nesten et århundre. På den tiden hadde det elektriske systemet en fordel fremfor sin eneste rival, dampmaskinen.

Foran et begeistret publikum og fotografer landet SunPower 2 i Abu Dhabi i morgentimene 26. juli 2016. Flyet klarte det mange trodde var en umulig oppgave. Etter 14 måneder og 550 timers flytur, reiste den 25,000 miles rundt jorden uten å bruke flytende drivstoff, og krysset fire kontinenter, to hav og tre hav. Den eneste kraftkilden for dette kjøretøyet var solstrålene.

Nyere forskning og utvikling innen solcelledrevne fly

Som med andre konkurrerende teknologiske tilnærminger, er solbrenselceller utviklet for å generere elektrisitet til stasjonære systemer. Nåværende forsknings- og utviklingsinnsats er fokusert på å utvikle pålitelige, rimelige, høyytelses energinettverk for luftfartsapplikasjoner.

Raske teknologiske fremskritt gjøres for å forbedre og utvide bruken av solenergi til luftfart. I denne sammenheng er organiske solcelleanlegg av stor betydning. Organiske solceller (OPV) er laget av et mangfoldig og allsidig utvalg av organiske materialer og tilbyr ubegrensede muligheter for en rekke ytelsesforbedringer. Organiske molekyler er rimelige, har gode lysabsorberende egenskaper og kan muliggjøre belegg så tynne som noen hundre nanometer.

En nyere utvikling innen solcelledrevne fly er utviklingen av Zephyr S-flyet. Også kjent som en drone og pseudo-satellitt, tok Zephyr S-flyet av fra den amerikanske hærens Yuma Proving Ground i Arizona. Den er designet for å holde seg i luften i lengre perioder, slik at den kan fungere som en militær sensorplattform.