Iznenađujući razlozi zašto zrakoplovi nemaju solarne ploče

Solarni paneli izvrsna su opcija za avione, a postoji nekoliko zrakoplovnih tvrtki koje počinju eksperimentirati s njima. Problem je u tome što nisu baš učinkoviti u avionu jer se avion uvijek kreće u različitim smjerovima, a sunce je uvijek pod različitim kutom. Zbog toga je teško prikupiti dovoljno energije iz solarnih panela za stvarno napajanje aviona.

Jeste li se ikada zapitali zašto avioni nemaju solarne ploče? Čini se kao logično rješenje za ogromnu količinu snage koju proizvode zrakoplovi.

Uostalom, solarni paneli postaju sve popularniji u kućanstvima i poslovnim prostorima. Pa zašto ne bismo imali avione na solarni pogon? Odgovor se odnosi na težinu jer je energija potrebna za korištenje solarne energije kao izvora energije za solarni zrakoplov značajna.

Zašto avioni nemaju solarne panele

Nekoliko je razloga zašto avioni nemaju solarne panele, a sve se svodi na činjenicu da zrakoplovi lete u vrlo različitom okruženju od onog u kojem su solarni paneli dizajnirani za rad. Tehnologija jednostavno još nije tu da bi to omogućilo .

Četiri glavna razloga zašto avioni nemaju solarne ploče u svom dizajnu su:

1. Solarni paneli nisu dovoljno učinkoviti za napajanje velikog zrakoplova.

Solarni paneli su samo oko 20% učinkoviti u pretvaranju sunčeve svjetlosti u električnu energiju. To znači da se za svakih 100 vata sunčeve svjetlosti koja pogodi solarnu ploču proizvede samo 20 vata električne energije.

Za veliki putnički zrakoplov bilo bi potrebno nekoliko hektara solarnih panela da proizvede dovoljno energije za polijetanje i slijetanje.

Također bi bilo potrebno puno baterija i električnih motora za pohranjivanje i korištenje energije iz solarnih panela, što bi još više dodalo težinu avionu.

Sve bi to dodalo veću težinu, a to znači da bi standardni putnički zrakoplov trebao više goriva za let, poništavajući sve uštede od korištenja solarne energije.

2. težina solarnih panela bi dodala previše dodatne težine avionu.

Svaka funta težine koju zrakoplov nosi smanjuje učinkovitost goriva za oko 0,75%. To znači da bi za veliki komercijalni zrakoplov dodavanje solarnih ploča previše smanjilo učinkovitost goriva.

Osim toga, solarni paneli morali bi biti postavljeni na vrh trupa kako bi dobili dovoljno sunčeve svjetlosti. To bi još više dodalo težinu i otpornost na avion.

Solarni paneli bi morali biti veliki i teški kako bi proizveli dovoljno energije, što bi nadoknadilo sve uštede goriva od korištenja solarnih panela.

Također bi trebala biti ogromna količina velikih baterija na brodu za pohranu električne energije koju generiraju solarni paneli.

Sva ta dodatna težina smanjila bi dolet i nosivost aviona, što nije prihvatljivo za komercijalne zračne prijevoznike.

3. Velika visina zrakoplova čini solarnu energiju manje učinkovitom.

Čak i da su solarni paneli instalirani na zrakoplovu, bili bi manje učinkoviti u proizvodnji električne energije zbog veće visine zrakoplova. Zrak je rjeđi na velikim nadmorskim visinama, što znači da ima manje sunčeve svjetlosti za proizvodnju energije.

Solarni paneli najbolje rade kada su okomiti na sunce. Međutim, na velikim visinama, kut sunca je niži i sunčeva energija nije tako učinkovita.

Zemljina atmosfera također više raspršuje sunčevu svjetlost na velikim visinama, što dodatno smanjuje količinu dostupne sunčeve energije.

4. Skuplje je instalirati solarne panele na zrakoplov nego generirati energiju iz mlaznih motora

Cijena solarnih panela znatno je pala posljednjih godina. Međutim, još uvijek je skuplje instalirati solarne panele u zrakoplovu nego proizvoditi energiju iz mlaznih motora.

Mlazno gorivo je još uvijek jeftinije od solarnih panela i učinkovitije je generirati energiju iz mlaznih motora nego iz solarnih panela.

Težina tekućeg goriva također omogućuje veću nosivost i veći domet od solarnih panela. Zbog toga je trošak goriva za proizvodnju električne energije u zrakoplovu mnogo niži od troška instaliranja solarnih panela.

Dakle, eto vam ga! Četiri glavna razloga zašto zrakoplovi nemaju solarne ploče. Solarni paneli nisu dovoljno učinkoviti, dodali bi previše težine, manje su učinkoviti na velikim visinama i skuplji su od mlaznog goriva.

To je razlog zašto još nemamo funkcionalan solarni avion.

Solarna energija se u prošlosti koristila u zrakoplovima

Solarna energija se u prošlosti koristila u zrakoplovima, ali to nije uobičajena praksa.

Godine 1980. Solar Challenger preletio je 160 milja koristeći solarnu energiju.

Zrakoplov je imao 12.000 solarnih ćelija koje su generirale dovoljno energije za održavanje aviona u visini. Međutim, avion je bio vrlo spor i mogao je ostati u zraku samo oko šest sati.

Solar Impulse je noviji primjer aviona na solarni pogon. Avion je napravio svoj prvi let 2010. godine i korišten je za postavljanje nekoliko svjetskih rekorda.

Solar Impulse ima 17.248 solarnih ćelija koje generiraju dovoljno energije da avion održi u zraku do 26 sati. Međutim, avion može letjeti samo brzinom od oko 30 milja na sat.

Svjetski rekord postavljen je 2016. kada je Solar Impulse preletio od Japana do Havaja bez potrošene ijedne kapi goriva.

Solarni impuls nije praktičan za komercijalnu upotrebu u zrakoplovima, ali pokazuje da se solarna energija može koristiti u zrakoplovima.

Solar Impulse 2 trenutno se koristi za let oko svijeta.

Dakle, iako se solarna energija u prošlosti koristila u zrakoplovima, to nije uobičajena praksa i još uvijek postoje neki tehnološki izazovi koje je potrebno prevladati prije nego što se može široko koristiti.

Mogu li se krila aviona redizajnirati pomoću solarnih panela?

Krila aviona odlično su mjesto za postavljanje solarnih panela. Krila su već dizajnirana da izdrže dodatnu težinu, a bila bi okomita na sunce na velikim visinama.

Međutim, postoje neki izazovi koje je potrebno prevladati prije nego što se solarni paneli mogu postaviti na krila aviona. Jedan od izazova je taj što fotonaponske ćelije moraju biti zaštićene od vjetra i vremenskih nepogoda.

Još jedan izazov je da se solarni paneli moraju savijati dok se avion kreće kroz zrak. Solarni paneli obično se izrađuju od stakla, koje nije baš fleksibilno.

Gustoća energije solarnih ploča također je zabrinjavajuća. Solarni paneli generiraju oko 0,25 watt-sati po kilogramu, što nije dovoljno za dugotrajno napajanje zrakoplova.

Površina krila velikog putničkog zrakoplova iznosi oko 400 četvornih metara. Ako pretpostavimo da su solarni paneli 50% učinkoviti, tada bi nam trebalo oko 200 kilovata snage da bi avion mogao letjeti.

Dakle, iako je moguće da bi krila aviona mogla biti redizajnirana solarnim pločama u budućnosti, još uvijek postoje neki izazovi koje treba prevladati.

Koje su neke od prednosti korištenja solarne energije u zrakoplovima?

Da je moguće, letjelica na solarni pogon imala bi brojne prednosti:

• Manje mlaznog goriva smanjilo bi emisije stakleničkih plinova.
• Količina buke i zagađenja bi se znatno smanjila.
• To bi dugoročno znatno pojeftinilo letenje.
• Solarni paneli također bi pomogli smanjiti našu ovisnost o fosilnim gorivima.

Sve te velike prednosti jasno pokazuju da moramo pronaći način za korištenje solarne energije u zrakoplovima. Budući da bi jedna od glavnih koristi bila smanjenje troškova za tvrtke, to je nešto što će biti doista unosno za zrakoplovnu industriju.

Tehnologija je definitivno tu, samo je pitanje učiniti da radi u velikoj mjeri. Nadajmo se da ćemo u budućnosti vidjeti više solarnih zrakoplova kako lete našim nebom!

Završne misli

Solarna energija postaje sve popularnija kao način proizvodnje energije, ali još uvijek nije izvedivo koristiti solarnu energiju u zrakoplovima.

Postoje neke tvrtke koje rade na tome da solarni zrakoplovi postanu prava stvar, ali proći će nekoliko godina prije nego što budemo vidjeli stvarni napredak.

U međuvremenu, svi možemo učiniti svoj dio kako bismo smanjili svoju ovisnost o fosilnim gorivima tako da manje letimo avionom i koristimo javni prijevoz kada je to moguće.

Budući da vas zanimaju avioni, što mislite o solarnim automobilima i bi li uopće radili noću?