Avión Solar: Funcionamiento, prototipos..

avión solar

Un avión solar es un avión cuya propulsión eléctrica se alimenta, total o parcialmente, de la energía que capta del sol gracias a los paneles fotovoltaicos.

Usualmente colocados en la superficie del ala, convierten la energía de la luz del sol en energía eléctrica .

Conectado a los paneles, un circuito electrónico llamado máximo punto de potencia (MPPT) asegura el uso óptimo de esta energía.

Especialmente para alimentar el motor que convierte esta energía eléctrica en energía mecánica a través de la hélice.

En la mayoría de los casos, una batería se usa para almacenar energía extra para compensar la falta de luz solar.

En comparación con los combustibles fósiles, la energía solar es inagotable, libre y limpia.

Pero tiene una gran variación asociada con la rotación de la Tierra (ciclo de día-noche) y la inestabilidad impredecible debido a las nubes.

Este tipo de Avión no se usa para el transporte aéreo.

Las células fotovoltaicas son costosas,  frágiles y difíciles de implementar en una curva de ala.

Debido a su eficiencia máxima actual de alrededor del 30%, se necesita un área grande para obtener una potencia adecuada.

Las baterías necesarias para el almacenamiento (incluso de la tecnología de polímero de litio de última generación) son pesadas.

A pesar de estos enormes avances, las capacidades de estos aviones son todavía muy limitadas, con una velocidad promedio de 70 km/h.

El volumen de la cabina es de solo 1.3 m3, que todavía es muy pequeño.

Y para evitar los costos de energía, las hélices pueden girar de 200 a 400 revoluciones/min.

avión solar

Solar Impulse, el primer avión solar:

Bertrand Piccard y André Borschberg, que dieron la vuelta al mundo en 1999, tuvieron la idea de un avión fotovoltaico.

Su extensa investigación los lleva a crear el Solar Impulse.

Este avión solar es un proyecto que trata de un avión solar monoplaza con el que se planteó dar la vuelta al mundo en cinco paradas a partir del año 2012.

Su envergadura total es de 63.4 metros. Este avión de solo 1.600 kg, tiene una estructura que está compuesta completamente de carbono.

Siendo al avión solar ligero y resistente, puede soportar las vibraciones y las fuertes limitaciones aerodinámicas asociadas con la gran amplitud del avión solar.

Las baterías representan una parte importante de la masa del dispositivo, ya que pesan aproximadamente 400kg.

El sistema de energía de este avión se divide en cuatro partes principales: fotocélulas, baterías, motores y electrónica de gestión.

Compuesto de silicio monocristalino, las células cubren completamente las alas como una piel de más de 200 m2.

Eso es 12,000 células fotovoltaicas, y proporcionan hasta 50 kW al mediodía.

La energía producida luego se redirige a través del sistema de administración electrónica a las baterías que volarán el avión por la noche, o a los cuatro motores eléctricos de 10 HP.

Este avión solar realizó su primer vuelo de prueba exitoso el 7 de abril de 2010, a las 8:28 a.m. GMT.

Desde la base militar Payerne en el oeste de Suiza, teniendo una duración de una hora.

Sin embargo, el 8 de julio de 2010, realizó el primer vuelo día/noche, con una persona a bordo (el piloto, André Borschberg).

Después de 26 horas de vuelo, Solar Impulse aterrizó en la base militar de Payerne desde donde despegó.

Los organizadores dijeron que este avión experimental de energía solar de gran envergadura, logró desarrollar el vuelo más largo y más alto por una nave pilotada por energía solar.

Alcanzando una altitud de poco más de 28.000 pies sobre el nivel del mar a una velocidad media de 23 nudos, o cerca de 26 millas por hora.

En total, 70 personas pasaron siete años de sus vidas trabajando en este gran proyecto.

Desde el año 2010 hasta el 2013, después de varias misiones en Europa y finalmente cruzar los EE. UU.

El avión Solar se retiró el 6 de julio de 2013, se desmanteló y repatrió a Suiza.

El Solar Impulse registra más de 400 horas de vuelo en su haber.

El avión es comprado por un patrocinador y el 31 de marzo de 2015,  se exhibe en la Ciudad de Ciencia e Industria de París hasta diciembre de 2016.

No obstante, se presentó otro proyecto similar denominado “Solar Impulse II (HB-SIB)”.

El 9 de abril de 2014, se realizó la presentación oficial del segundo prototipo en el aeródromo militar de Payerne , Suiza.

El prototipo Solar Impulse 2 (HB-SIB) se encuentra actualmente en modo de espera en un hangar en Abu Dhabi.

Proyectos de Aviones Solares:

Antes de la creación del Avión Solar: “Solar Impulse”, se desarrollaron otros prototipos:

  • Sunrise I 

El primer avión que funcionó con energía solar fue el Sunrise I, un prototipo no tripulado creado en 1974. Hizo su primer vuelo el 4 de noviembre de 1974 en un lago salado en Camp Irwin , California.

Dirigido por un estadounidense, Robert J. Boucher de Astro Flight Inc. bajo contrato con ARPA , tiene una envergadura de 9.76  m para 12.3 kg.

El primer vuelo duró 20 minutos a una altitud de 100m, tiene 4096 células solares en su ala para una potencia de 450 kW.

  • Sunrise II 

El segundo modelo se llamó Sunrise II.

Prototipo no tripulado, su vuelo inaugural tuvo lugar el 12 de septiembre de 1975 en un lago salado en Camp Irwin, California.

Del mismo tamaño que el primero, tiene 4480 con células solares en su ala para una potencia de 600 kW.

Después de varios intentos, un problema de control causó daños en el Sunrise II.

  • Solaris

En 1976, el alemán Fred Militky construyó Solaris, un prototipo no tripulado, fabricado el 16 de agosto de ese año, que realizó varios vuelos a una altitud de 50 metros.

  • Solar One

Construido principalmente con sus propios fondos por Frederick To y David Williams entre 1976 y 1978.

Éste prototipo tomó el modelo de un planeador de la época.

El avión fue construido de los materiales más ligeros posibles (madera , fibra de vidrio, resina, aluminio y película solar termoformable).

Por falta de fondos, tiempo y ante la dificultad de encontrar un patrocinador, los inventores deciden reducir el número de células solares a un tercio del número esperado.

Para iniciar el despegue, usaron una batería cargada con las células de la aeronave.

El primer vuelo de prueba con energía solar tuvo lugar en el aeródromo de Lasham, Hampshire , Inglaterra, el 21 de diciembre de 1978.

El primer vuelo oficial a la prensa tuvo lugar el 13 de junio de 1979 con Ken Stuwart como piloto.

  • Gossamer Pingüino

El 18 de mayo de 1980, el gran Gossamer Penguin, un modelo modificado de Albatros , es el primer avión tripulado en volar únicamente con energía solar.

Construido por AeroVironment Inc., fundado por el Dr. Paul McCready , tiene una envergadura de 22m y pesa solo 31  kg.

El piloto de esta primera prueba es hijo de P. McCready, que entonces tenía 13 años.

  • Sunseeker I

En agosto de 1990, Sunseeker de Eric Raymond, cruzó los Estados Unidos de este a oeste en veintiún pasos.

Es un planeador eléctrico con setecientas celdas fotovoltaicas distribuidas en sus alas y cola.

  • Helios

Helios es un prototipo de avión solar de la NASA , el cuarto paso en el programa ERAST (después del Pathfinder , el Pathfinder Plus y el Centurion ).

El avión a control remoto rompió el mundial de altitud de vuelo nivel sostenible.

Alcanzando una altitud de 96.500 pies (unos 32,16  km ) por encima de la del Pacífico el 14 de agosto de 2001.

Con una envergadura de más de 82 metros (más que un Boeing 747) con un peso de solo 800 kg, Helios consta de 6 segmentos de ala separados por cinco góndolas utilizadas como tren de aterrizaje.

Una red de 180 m2 de paneles solares suministran una potencia de 35 kW y abastece los 14 motores eléctricos necesarios para su propulsión.

El 26 de junio de 2003, este avión no tripulado se estrelló en el Océano Pacífico durante un vuelo de prueba cerca de la isla hawaiana de Kauai , sin daños ni víctimas.

  • Sunseeker II 

Evolution Sunseeker I, el Sunseeker II es el primer avión solar que cruzó los Alpes (de norte a sur, de Suiza a Italia) en 2009.

Este cruce marcó el comienzo de un viaje a través de seis países europeos.

Debido a lo grandioso de estos proyectos sería más fácil proteger el medio ambiente mediante la implementación masiva de tecnologías limpias, así es como se avanza hacia un futuro mejor.

 

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