¿El rendimiento combinado de las baterías y la tecnología solar significará que un día los aviones livianos pueden volar indefinidamente?

Answer 1

Veamos: Pipistrel [1], un pequeño constructor de aviones esloveno, pionero de los aviones eléctricos e híbridos, construye el planeador de lanzamiento automático Taurus en varias versiones. El avión tiene un área de ala de poco más de 12 metros cuadrados. Supongamos, teniendo en cuenta la atenuación atmosférica, el ángulo oblicuo y, digamos, el 50% de eficiencia de las células fotovoltaicas, que esto equivale a la salida de potencia de 6kW en el mejor de los casos. La versión con motor ICE tiene un motor Rotax de 40kW. Pero entonces, este es un planeador. La versión Taurus Electro agrega batería cargada a tierra. Es concebible que esos 6kW que llenan la batería puedan proporcionar suficiente energía para transportar la nave entre las olas térmicas y las montañas (dado que tanto las celdas como las baterías son lo suficientemente livianas). Pero no se puede escapar de un poder de insolación relativamente bajo: menos de 1 kW por metro cuadrado en condiciones ideales. Los diseños extremos como Rutan Voyager * podrían funcionar con una potencia tan pequeña (la Voyager tenía un ala de 33 metros cuadrados, digamos, 15kW máximo de energía solar, pero una potencia ICE total cercana a los 200kW). Quizás extender las alas y volarlo más como un planeador podría hacer que esos 15kW sean suficientes, pero, nuevamente, cualquier cosa que no sea un planeador siempre necesitará alguna otra fuente de energía para recargar la batería.

*) O, por supuesto, Impulso Solar

Editar: Michael Heinrich recuerda que el límite de eficiencia teórica para las células fotovoltaicas es inferior al 30% (referencias en su comentario). Por lo tanto, deberíamos reducir a la mitad mis estimaciones de potencia, haciendo que las perspectivas de aviones prácticos con energía solar sean aún más tenues (disculpe el juego de palabras).

Notas al pie

[1] la libertad de vuelo

Answer 2

Ya es posible que un avión muy liviano permanezca despierto durante varios días. Sin embargo, estas baterías están cerca de los límites del rendimiento del almacenamiento de energía química y los aviones tienen una construcción muy, muy ligera.

El ejemplo más avanzado es el Impulso Solar, Wikipedia, que realizó un vuelo de 118 horas desde Japón a Hawai.

Ahora, “indefinidamente”, hmmmm. Eso es mucho más de 118 horas. Ese Solar Impulse II necesitaba reemplazar su batería antes de ese vuelo porque ya había volado 7 vuelos de un día. Eso está muy por debajo de mi definición de “indefinidamente”. Las baterías de muy alto rendimiento comprometen parámetros como la vida útil del ciclo para la densidad de almacenamiento de energía.

Soy escéptico de que un avión propulsado por energía solar que transporta hombres permanecerá en el aire durante un año en los próximos 50 años. No con almacenamiento de energía química. Se necesita poder para superar la resistencia inducida al levantar la masa de las baterías. Las células solares deben recolectar suficiente energía en exceso para cargar la batería antes de que caiga la noche. Eso es extremadamente difícil de hacer incluso en verano. En el invierno con noches más largas y días más cortos, está más allá de la tecnología actual. Estoy bastante seguro de que permanecerá más allá de la realidad práctica hasta que se inventen baterías exóticas de energía cinética de nanotecnología y> 50% de células solares eficientes. Incluso entonces, seguirá siendo un truco publicitario ya que hay muchas maneras mejores y más fáciles de volar usando combustibles densos en energía.

Answer 3

Ya en existencia. El siguiente es un ejemplo del programa actual de pathfinder. Se espera que la resistencia sea de meses a la vez. [1]

Notas al pie

[1] https://books.google.com/books?i …

Answer 4

Haré algunas suposiciones aquí. Supongo que quiere decir sin reabastecimiento de combustible aéreo, que técnicamente ya es posible. Supongo que está usando “indefinidamente” en un sentido teórico, ya que ni siquiera las aeronaves recargables por aire pueden transportar suficiente comida y agua para sostenerlo “indefinidamente”. Y supongo que no incluye los días nublados. Sí, es probable que la tecnología lo permita algún día, aunque no necesariamente con batería y tecnología solar. Es similar a alguien a fines de 1800 preguntando si la tecnología del carbón eventualmente haría posible los automóviles personales. La capacidad probablemente se logrará algún día, pero no necesariamente de la manera que imagina. Por otro lado, los prácticos aviones ligeros de propulsión eléctrica están comenzando a aparecer, aunque obviamente no todos definirán “práctico” de la misma manera.

Answer 5

Las aeronaves son cerdos de potencia. El motor proporciona potencia para moverlo y mantener la altitud. Una hélice utiliza la misma potencia, sea cual sea el motor que la suministre. para mejorar eso en un 50% todavía necesitas 18K

La energía solar tiene 1367 W por m2 disponible. Sin pérdidas, necesita aproximadamente 15 metros cuadrados de recolección. Aproximadamente el doble del área del ala actual. Esto se basa en paneles a 90 grados para que la energía solar disminuya a medida que el ángulo aumenta A 45 grados (3.00pm) la potencia es del 70% Entonces, a las 3.00 p.m., está agotando 60KW de sus baterías Potencia que los paneles solares no pueden proporcionar, ya que no hay repuesto

Esto se basa en el uso de energía al 50% de los niveles actuales al 100% de eficiencia de recolección. Ambas son fantasías.

La respuesta corta a su qunction es NO

Answer 6

Sí, es posible si tenemos células solares más eficientes y una batería con una densidad de energía muy alta.

Si busca en YouTube, puede ver algunos videos en los que las personas han montado una serie de paneles solares en la parte superior del avión planeador RC y muestra una buena mejora en el tiempo de vuelo.

Entonces, con pequeños aviones comerciales se puede hacer, tal vez después de 2050.

Que tengas un buen día.

Answer 7

La respuesta de mí es: ¡Sí!

No sé por qué las otras respuestas no tienen en cuenta un dirigible. Creo que el avance vendrá de la distribución de carga comercial utilizando las grandes superficies de un dirigible [dirigible] para montar los PV, y su capacidad inherente de mantenerse en el aire para hacer esta propuesta mucho más fácil que el “avión” normal.