¡Enfocar! ¡Actualización del avión solar!
Jan 09, 2023
Reducir las emisiones de gases de efecto invernadero es un desafío universal para la industria de la aviación comercial. Este sector representa el 2,6 por ciento de las emisiones globales y esto podría aumentar al 5 por ciento a medida que la industria va a la zaga de otros sectores en el proceso de descarbonización.
Para 2030, más personas viajarán por aire y los compromisos actuales de las aerolíneas de usar combustibles alternativos bajos en carbono solo compensarán parcialmente esta expansión.
Energía solar utilizada por los aviones
Suficiente luz solar llega a la superficie de la tierra en una hora para satisfacer todas las necesidades energéticas del mundo durante todo un año.
Los sistemas solares utilizan módulos fotovoltaicos para convertir la luz solar en electricidad. Esta energía puede convertirse en electricidad y utilizarse en la industria aeronáutica.
Durante la crisis del combustible de la década de 1970, la energía solar a través de módulos fotovoltaicos se vio como una fuente de energía alternativa. Los aviones solares han ganado recientemente la atención del público y de la industria de la aviación como una solución ecológicamente beneficiosa. A diferencia de los aviones convencionales, los aviones solares utilizan módulos fotovoltaicos para recoger la radiación solar y convertirla en electricidad.
Los aviones que funcionan con energía solar son preferibles a los aviones convencionales.
Los aviones con energía solar tienen un gran potencial para misiones de gran altitud y larga duración (HALE) debido a la disponibilidad ilimitada de energía solar.
Los aviones que funcionan con energía solar pueden volar en las proximidades del espacio por encima de la región de vuelo atmosférico y por debajo de la región de vuelo de la nave espacial (aprox. 20-100 km).
Dependiendo de la durabilidad de los sistemas de las aeronaves y la disponibilidad de luz solar, pueden navegar de forma continua durante meses o incluso años, algo que no es posible con las aeronaves convencionales debido a las limitaciones operativas.
¿Cómo funciona un avión con energía solar?
El concepto básico es cubrir áreas específicas de la aeronave, como las alas y la cola, con células solares.
Cuando se exponen al rayo del sol, los módulos fotovoltaicos convierten la energía solar en electricidad. La orientación de los módulos fotovoltaicos y el brillo del sol son los dos elementos que afectan la cantidad de energía que se produce.
El circuito que gestiona la salida de transmisión de energía tiene un microcontrolador programable. El sistema de control y transmisión de la electricidad asegura que los módulos solares produzcan la mayor cantidad de energía posible. La mayor parte de la electricidad generada se utiliza para alimentar los sistemas electrónicos y de propulsión de la aeronave. En épocas de poca luz solar, las baterías se recargan utilizando la energía adicional.
La idea básica es utilizar la aeronave para transportar energía solar, y los módulos solares que cubren la aeronave realizan esta tarea. Con estos módulos, la energía radiante se convierte en energía eléctrica. Es esta energía eléctrica la que se utiliza para cargar las baterías que alimentan los motores eléctricos.
Las hélices montadas en los motores generan un empuje constante. La acción dinámica del aire propulsa así la aeronave y genera una fuerza sobre las alas que es opuesta a la fuerza hacia abajo del peso. Las baterías son la única fuente de energía durante la noche.
Ventajas de los aviones con energía solar
Los aviones que funcionan con energía solar son ecológicos. El beneficio más importante de los vuelos solares y la razón fundamental de su desarrollo es que se basan en una fuente de energía limpia que no tiene un impacto negativo en el medio ambiente.
La energía solar tiene ventajas significativas sobre los combustibles fósiles porque es una fuente de energía gratuita, limpia y renovable.
Desventajas de los aviones con energía solar
El vuelo convencional se ve menos afectado por los cambios en el clima que los aviones que funcionan con energía solar. Los aviones convencionales pueden retrasarse por el clima o el viaje puede volverse más desafiante. Sin embargo, los aviones que funcionan con energía solar solo pueden volar en ciertas condiciones climáticas, especialmente en largas distancias, ya que necesitan recargarse en el aire.
Si bien la energía solar es prácticamente gratuita, el equipo y la tecnología necesarios para recolectarla y usarla son muy costosos, especialmente dada la escala requerida para operar un avión de un solo pasajero.
El primer avión solar y el avión moderno
La electricidad se ha utilizado durante mucho tiempo para propulsar máquinas voladoras. El primero fue un hidroavión francés lleno de hidrógeno, que ganó una carrera de 10 km cerca de Villacoulbay y Medon en 1884.
Cuando llegó el motor de gasolina, se abandonó la propulsión eléctrica para aviones y el campo permaneció inactivo durante casi un siglo. En ese momento, el sistema eléctrico tenía ventaja sobre su único rival, la máquina de vapor.
Frente a una audiencia y fotógrafos emocionados, SunPower 2 aterrizó en Abu Dhabi en la madrugada del 26 de julio de 2016. El avión logró lo que muchos pensaban que era una tarea imposible. Después de 14 meses y 550 horas de vuelo, viajó 25,000 millas alrededor de la Tierra sin usar combustible líquido, cruzando cuatro continentes, dos océanos y tres mares. La única fuente de energía para este vehículo eran los brillantes rayos del sol.
Investigaciones y desarrollos recientes en aeronaves con energía solar
Al igual que con otros enfoques tecnológicos de la competencia, las celdas de combustible solar se han desarrollado para generar electricidad para sistemas estacionarios. Los esfuerzos actuales de investigación y desarrollo se centran en desarrollar redes de energía confiables, de bajo costo y alto rendimiento para aplicaciones de aviación.
Se están realizando rápidos avances tecnológicos para mejorar y expandir el uso de la energía solar para la aviación. En este contexto, los sistemas fotovoltaicos orgánicos tienen una gran importancia. La energía fotovoltaica orgánica (OPV) está hecha de una gama diversa y versátil de materiales orgánicos y ofrece oportunidades ilimitadas para una variedad de mejoras de rendimiento. Las moléculas orgánicas son económicas, tienen buenas propiedades de absorción de luz y pueden permitir recubrimientos tan delgados como unos pocos cientos de nanómetros.
Un desarrollo reciente en aviones alimentados por energía solar es el desarrollo del avión Zephyr S. También conocido como dron y pseudosatélite, el avión Zephyr S despegó del campo de pruebas Yuma del ejército de EE. UU. en Arizona. Está diseñado para permanecer en el aire durante largos períodos de tiempo, lo que le permite funcionar como una plataforma de sensores militares.
