O que é um avião movido a energia solar?

2 semanas ago
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Aviation já percorreu um longo caminho desde os irmãos Wright tomou seu primeiro vôo no início dos anos 20 º século. O design do avião era bastante básico naquela época e seu avião parecido com um planador só podia carregar uma ou duas pessoas. No entanto, os aviões modernos são animais gigantescos, capazes de transportar centenas de pessoas a velocidades super rápidas.

escreva avião irmão

A aeronave da Wright Brother em seu primeiro voo na Carolina do Norte, EUA (Crédito da Foto: Daniels John T / Wikimedia Commons)

No entanto, a atual indústria de aviação também é incrivelmente ruim para o meio ambiente, respondendo por cerca de 3% da pegada de aquecimento global. Considerando o florescente setor de companhias aéreas e turismo ao redor do mundo, esse número deverá subir ainda mais. Isso ocorre parcialmente porque as pessoas em economias emergentes como a China e a Índia estão optando por viagens aéreas para seus destinos de férias, mesmo que não estejam muito longe de sua cidade natal. Assim, a pegada de carbono das viagens aéreas está fadada a crescer a níveis perigosos. Pesquisadores e ativistas sociais neste domínio continuam nos alertando que precisamos pensar sobre como nós voamos. Devido aos seus esforços na criação de conscientização, até mesmo a indústria de companhias aéreas de bilhões de dólares também está sentindo a pressão para reduzir a emissão de CO 2 , a fim de mitigar as mudanças climáticas .

Curvando-se a essa pressão, eles começaram a tomar algumas medidas corretivas. Por exemplo, aviões mais antigos que chegam à aposentadoria são prontamente substituídos por aqueles que consomem menos combustível. Da mesma forma, os algoritmos baseados em inteligência artificial estão sendo usados ​​para garantir que os vôos estejam sendo programados com assentos vagos mínimos / insignificantes.

Mesmo assim, isso é suficiente? O que mais pode ser feito? Os aviões deveriam ser redesenhados ou as operações de tráfego aéreo poderiam se tornar mais eficientes e simplificadas de alguma forma? Uma das principais idéias é buscar fontes renováveis ​​de energia para alimentar uma aeronave. E, num sentido utópico, uma  aeronave solar parece a solução perfeita. Então, quão viável é esse  sonho de avião solar ? Bem, vamos descobrir!

Impulso Solar

Impulso Solar 1

André Borschberg e Bertrand Piccard são dois visionários suíços com a missão de transformar um avião solar em realidade. O Solar Impulse foi o primeiro projeto experimental de aeronave movido a energia solar, destinado a um voo de longo alcance. Eles amarraram o governo suíço e outras corporações para financiar seu ambicioso projeto. O projeto Solar Impulse começou com a missão de completar o primeiro vôo de circunavegação em todo o mundo em uma aeronave movida a energia solar que utiliza exclusivamente energia solar verde limpa como combustível. 

André Borschberg (à esquerda) e Bertrand Piccard (à direita)

André Borschberg (à esquerda) e Bertrand Piccard (à direita). (Crédito da Imagem: Flickr)

Em 2010, uma aeronave com o mesmo nome – Solar Impulse – subiu ao céu pela primeira vez. Embora essa não tenha sido a primeira tentativa de fazer um avião movido a energia solar, o projeto conseguiu um feito sem precedentes – um vôo de 26 horas usando apenas energia solar . Isso incluiu 9 horas de vôo no escuro sem qualquer luz solar.

Aeronave Solar Impulse

Aeronave Solar Impulse. (Crédito da Imagem: Flickr)

Impulso Solar 2

A dupla suíça não parou por aqui. Eles trabalharam duro com sua equipe de engenheiros e outros profissionais para melhorar o design e o funcionamento da aeronave solar. O Solar Impulse 2 foi a sequela do projeto original Solar Impulse e foi destinado a atingir alturas ainda maiores. A aeronave Solar Impulse 2, que chegou aos céus em 2015, cobriu  43 mil quilômetros a uma velocidade média de 75 km / h – tudo sem usar uma única gota de combustível de aviação convencional.

Em 2015, quando o Solar Impulse 2 voou pelo ar com uma envergadura mais larga do que um Boeing 747, ele se tornou o primeiro avião solar a completar uma travessia oceânica, voando do Japão para o Havaí usando apenas energia solar!

Agora, vamos olhar um pouco mais de perto o design e a construção da aeronave movida a energia solar.

Construção da aeronave Solar Impulse 2

Assim como os painéis solares domésticos , o Solar Impulse 2 usa dispositivos chamados células fotovoltaicas ou células solares para gerar eletricidade a partir da luz solar. Essas células são feitas de silício e são muito finas. O silício é um semicondutor que conduz eletricidade em certas condições, enquanto age como um isolante em outras condições. Para saber mais sobre essas condições.

Agora, quando os fótons da luz do sol atingem uma célula solar, ela obriga os elétrons a se moverem de um lado da bolacha de silício para o outro. Esse “fluxo de elétrons” é o que chamamos popularmente de “eletricidade”. O Solar Impulse 2 tem mais de  17.000 células solares instaladas em sua superfície. A eletricidade que eles produzem alimenta os motores da aeronave, que gira as hélices e carrega as baterias a bordo. Essas baterias preservam a energia exigida pela aeronave para voar à noite. A aeronave usa 633 kg de baterias de polímero de lítio, que representam cerca de 25% do peso da aeronave.

Em termos de motores, esta aeronave tem quatro motores elétricos, cada um entregando 17,5 cavalos de potência. A aeronave Solar Impulse 2 usa compostos inteligentes, como fibra de carbono, na estrutura do avião para garantir que ele seja leve. Tornar o avião mais leve significa que menos energia é necessária para manter o avião voando.

Desafios de avião movidos a energia solar

Apesar dos avanços feitos pelos aviões movidos a energia solar, ainda há desafios que precisam ser superados antes que possam ser operados para uso comercial.

O primeiro desafio é a capacidade de transportar centenas de pessoas. Manter o peso do avião ao mínimo é a filosofia básica de projeto de uma aeronave movida a energia solar. Carregar mais pessoas significa mais peso, o que significa que é inviável para os aviões movidos a energia solar decolar com tanta carga, já que o atual design e tecnologia movidos a energia solar não estão equipados para isso.

A segunda questão com aviões movidos a energia solar é a sua velocidade terrivelmente lenta. Enquanto uma aeronave de nível comercial pode navegar a uma velocidade de 1000 km / hora, as aeronaves movem-se a cerca de 100 km / hora. Isso implica que um vôo de 8 horas de Londres a Nova York levaria mais de 3 dias para ser concluído em uma embarcação movida a energia solar.

O terceiro grande desafio é que os aviões solares são extremamente climáticos. O melhor momento para decolar é compreensível durante o dia – usar as horas de luz do dia com eficiência e manter a bateria cheia até o anoitecer. Embora o clima seja um fator importante em toda a indústria da aviação, os aviões solares são extremamente sensíveis nesse quesito. Dado o seu peso leve e velocidade lenta, pode ser quase impossível controlar a aeronave em ventos fortes ou durante condições meteorológicas particularmente adversas.

O quarto desafio diz respeito ao piloto. O conjunto de habilidades necessárias para pilotar uma aeronave solar é muito mais extenso do que o talento necessário para pilotar um avião normal. O piloto primeiro precisaria decolar com extremo cuidado. Então, uma vez que o avião atinge uma altitude de 8k a 10k, o piloto precisaria se esquivar com a densa cobertura de nuvens para que a luz do sol não fosse bloqueada.

Companhias aéreas estabelecidas não estão muito interessadas em aviões movidos a energia solar. A aviação é uma indústria intensiva em capital e garante que a segurança dos passageiros nunca seja comprometida, mesmo por motivos sensatos ou ecologicamente corretos. A maioria das empresas de aviação acha que os aviões movidos a energia solar são atualmente uma proposta arriscada. Usar um projeto de avião radicalmente diferente lhes custaria bilhões de dólares e, se der errado, essas empresas seriam implacavelmente eliminadas. Assim, os planos solares – por enquanto! – ainda precisa de muita melhoria em termos de capacidade de carga, velocidade e segurança ao navegar nas variações sazonais.

Referências:

  1. Universidade de Stanford
  2. Universidade do Havaí
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