אתגרים טכניים בבניית שמש

כפי שחזה ה- FAA לפני כמה שנים, מכירות המזל"טים למטרות מסחריות גדלו באופן דרמטי, וכך גם קיבולת האנרגיה הסולארית העולמית. שתי הטכנולוגיות הללו יחד העלו את התקווה לראות מזל"טים המופעלים על ידי שמש עפים גבוה בשמיים. חברות פרטיות קטנות רבות, ענקיות טק ותעופה כמו איירבוס, בואינג, גוגל, AeroVironment, Sunbirds SAS, Sunlight Aerospace וכו 'כבר קיימות בשוק כבר די הרבה זמן ועובדות באופן אינטנסיבי לקראת פיתוח מזל"טים מונעי שמש..

ההתמקדות בשימוש רב יותר במקורות אנרגיה מתחדשים צפויה להגביר את צמיחת השוק במידה רבה יותר ויישום מזל"טים בצילום אוויר, חקלאות סולארית, איסוף נתונים, חקלאות חקלאית, כרייה וכו 'מניע את הצמיחה של שוק המזל"טים המופעלים באמצעות שמש. על פי דו"ח המל"טים העולמי המונע מהשמש 2020-2024, שוק המל"טים המונע על ידי השמש צפוי לגדול ב- 485.46 מיליון דולר עד שנת 2024 ולהתקדם ב- CAGR של 10%.

אין ספק שמל"טים המופעלים על ידי שמש הפגינו יכולות מעניינות לגובה רב וסיבולת ארוכה אך מל"טים המופעלים על ידי שמש הם קלים ושבריריים במיוחד ובעלי מטענים קטנים. מבחינת המשקל והאנרגיה שנלכדת, הפאנלים הסולאריים הופכים ליעילים יותר ויותר אך השאלה שעוד נותרה לענות היא - עד כמה המזל"טים המופעלים באמצעות סולארית הם ריאליסטיים ומהן הבעיות הטכניות העומדות בפני חברות תעופה? דיברנו בפירוט על המל"טים, סוגיהם ויישומם באחד המאמרים שלנו. היום החלטנו לשפוך מעט אור על מזל"טים המופעלים על ידי שמש, על כדאיותם ועל הקשיים הטכניים.

מה היתכנות של מל"טים המופעלים על ידי שמש?

תלות במזג האוויר, היעדר תקנות מחמירות, עליית אירועי מל"ט וכו 'הם הגורמים העיקריים שמקטינים את כדאיות המל"טים המופעלים על ידי שמש. מבחינה טכנית, השמש מספקת אנרגיה של 100% וכדי שמזל"ט יאחסן, וישתמש באנרגיה סולארית, נדרש שטח עצום שעליו ניתן להתקין פאנלים סולאריים. בנוסף, פאנלים סולאריים צריכים להיות יעילים ב 100%. בואו נדבר על הקשיים / האתגרים שיש לפתור למזל"ט מונע סולארי כדי למקסם את אוסף האנרגיה הסולארית.

נדרש משטח גדול לפנלים סולאריים

למזל"טים המופעלים על ידי שמש עלויות תחזוקה נמוכות ומבטיחות צמצום טביעת הרגל הפחמנית בקנה מידה גדול אך כדי להבטיח יעילות גבוהה, נדרש שטח גדול להתקנת פאנלים סולאריים. הפאנלים הסולאריים במזל"טים המופעלים על ידי השמש מותקנים על כנפיים קבועות. ככל שהפאנלים גדולים יותר, כך הם מוצצים יותר מהשמש. הגדלת גודל המזל"ט מאוד יכולה לעזור בניצול מיטבי של אנרגיה סולארית ושם הבעיה טמונה. פאנלים סולאריים מגושמים אינם אפשריים כלל ליישומי מזל"ט. בעיה זו מטופלת על ידי חברות שונות העובדות על פאנלים סולאריים גמישים, דקים וקלילים מהסוג הבא ונמצאים בשימוש נרחב.

איסוף ושימוש באנרגיה סולארית

מכיוון שאנרגיית השמש שנקצרה משתנה באופן משמעותי עם הזמן, הפסקת האנרגיה של המל"ט המונע על ידי שמש משתנה בהתאם. ההסתברות להפסקת אנרגיה גבוהה בשעות הבוקר עקב עוצמת קציר נמוכה יותר וממשיכה לגדול עד הצהריים. לאחר הצהריים, הכוח שנקטף פוחת וגם הפסקת האנרגיה פוחתת. בשעות הצהריים האנרגיה הסולארית שנקטפה גבוהה יחסית. לכן, זמן טעינת הסוללה באותה הרמה מצטמצם.

מה הפיתרון אז?

בשל הגידול ביכולת ייצור החשמל של אנרגיה סולארית, מספר התקדמות מתרחשת בשוק המזל"טים המונעים על ידי השמש ברחבי העולם. בנוסף, ארגונים בוחנים אפשרויות חדשות לשימוש במל"טים ממונעים סולאריים למטרות שונות וטיפול בבעיות בקנה מידה עולמי. עם יישום זה של מזל"טים בתעשיות שונות, מתקיים מחקר מתמשך להחלפת רכיבים מבניים של מל"טים במכשירי אחסון חשמל וייצור חשמל כדי לשפר את יכולות הסיבולת והביצועים של טיסות ממונעות סולאריות.

הצבת תאים סולאריים על מזל"טים היא לא טכנולוגיית המל"טים היחידה בה מתבצע מחקר ופיתוח. חברות תעופה פועלות להפחתת המשקל הטפילי הגבוה בגלל מערכות החשמל הנדרשות על הסיפון. כמו כן, נעשים מאמצים לכלול סוללות ליתיום פולימר ומכשירים לייצור אנרגיה כגון תאים סולאריים. מכשירים שונים לייצור אנרגיה בחינם דהיינו. נעשה שימוש במכשירי אחסון אנרגיה מבניים, גנרטורים חשמליים תרמיים, ותאי שמש מבניים וכו 'כדי לגרום למזל"ט לטוס ביעילות. יתרה מכך, נעשים מאמצים לשיפור יחס הכוח והמשקל של המטוס ולאפשר למבנה לעמוד בתנאי טעינה אווירודינמיים נומינליים ולא נומינליים שהוא עלול לחוות במהלך הטיסה.

עץ סולארי ו מטעני EV מפותחים על ידי חברות כמו דמיינו שמש. חברה זו בקליפורניה תכננה גם את EV ARC (הפועל כמטען מזל"ט) לטיפול בבעיות הקשורות למרחקים. מל"ט ARC הוא לחלוטין מחוץ לרשת, והוא מצויד עם סוללות קבלת המוצר הרבה יותר מדרגים. המכשיר לא מיועד רק לשימוש לטעינה של ציי מזל"ט אלא גם לאיסוף מידע על מזל"טים סולאריים ולתת מידע על ביצועי הדו"ח.

קיבלנו את ההזדמנות לשוחח עם שווטה פאטיל, מומחית לטכנולוגיה ב- ISPAGRO רובוטיקה, והבנו כמה היבטים טכנולוגיים בתכנון מזל"טים המופעלים על ידי שמש וגם על היתכנותם. הנה מה שהיא אמרה:

ההתקדמות האחרונה שהתרחשה במזל"טים המופעלים על ידי שמש

משנת 2017, כאשר המזל"ט המונע סולארי של פייסבוק עם מוטת כנפיים של מטוס בואינג 737 לקח טיסה לשנת 2019 כאשר מזל"ט סיני מונע על ידי שמש - מיייי טס למשך זמן ארוך של 10 שעות בחורף מואר; כמה מזל"טים המופעלים על ידי שמש לקחו טיסות ניסוי. חלקם הוכיחו הצלחה, אך חלקם זקוקים לשיפור בחזיתות שונות. לאחרונה המזל"ט מונע השמש SB4 פיניקס על ידי סונבירדס המריא וחצה פעמיים את התעלה האנגלית, ועשה הלוך ושוב מסנגאטה לדובר. בואו נסתכל מקרוב על כמה מזל"טים המופעלים על ידי השמש שעברו לאחרונה טיסה.

HAWK30 - פסאודו-לווינים בגובה רב (HAPS)

מדובר במל"ט סולארי בלתי מאויש עם כוח סבל ארוך שפותח בשותפות בין חברת הבת HAPSMobile מבוססת טוקיו, HAPSMobile לבין קבלן ההגנה האמריקני AeroVironment. HAWK30 השלימה טיסת ניסוי במרכז מחקר של נאס"א בקליפורניה בספטמבר 2019 והיא יוצאת לדרך עם מתן שירותים מבוססי HAPS עד 2023. המזל"ט בנוי מחומרים קלים, יש לו 10 מדחפים ואורך כנפיים של 256 מטר. הפאנלים הסולאריים מותקנים על משטח הכנף כדי להזין סוללת ליתיום-יון בצפיפות גבוהה המאפשרת למל"ט להמשיך לעוף ולהעביר גם לאחר השקיעה.

SB4 פיניקס

מזל"ט מונע סולארי זה המונע באופן מלא אוטונומי של Sunbirds המריא ב- 14 בספטמבר 2020, על ידי מעבר פעמיים מהתעלה האנגלית, ועשה הלוך ושוב מסנגאטה לדובר. מזל"ט קל שמש המופעל על ידי שמש, השיג 100 ק"מ ו -2 שעות 21 דקות. טיסה מעל הים ממדינה למדינה אחרת עם סוללות 100% טעונות עם ההגעה.

מזל"ט EAV3 המונע על ידי שמש

לאחרונה, EAV3 מתוצרת מכון המחקר הקוריאני לחלל (KARI) השלים את טיסתו הרציפה הארוכה ביותר של 53 שעות בגובה רב בו האוויר לא היה מספיק. מל"ט זה המופעל על ידי סולארי מצויד בתאים צפופים במיוחד באנרגיה, אורכו 9 מ ', מוטת כנפיו 20 מ' ומשקלו כ -21 ק"ג. הוא טס בגובה 12-18 ק"מ בסטרטוספירה למשך 16 שעות ושבר את שיאו של מזל"ט מונע סולארי שהשלים טיסה של 90 דקות בגובה של 18 ק"מ בשנת 2016.

גוגל / טיטאן תעופה: סולארה 50 בואינג / DARPA: SolarEagle, אורורה מדעי טיסה: אודיסאוס, BAE מערכות: PHASA-35, האקדמיה הסינית לאווירודינמיקה וחלל (CAAA): Caihong (Rainbow) T-4, Facebook / Ascenta: Aquila, Airbus: Zephyr-S הם כמה ממל"טים מל"טים אחרים המונעים על ידי שמש שתוכננו ופותחו בשנים האחרונות.

כשרואים את הפתרונות ועדים ליותר ויותר חברות שמצטרפות לעגלה, קשה לא לחזות את הסיכויים המוארים העומדים לפני המל"טים המופעלים על ידי השמש. מאמצים פעילים ברחבי העולם לפתח טכנולוגיה זו המיושמת על מטוסים, בעיקר משום שהיא יכולה לבצע משימות בצורה ידידותית לסביבה בעלות נמוכה יותר. מעזרה במבצעים צבאיים שונים, איסוף נתונים ומסירה מבוססת מזל"ט להקלה על אסונות וקמעונאים מסחריים, מל"טים המופעלים על ידי שמש הפכו את זה ליעיל וחסכוני יותר באופן משמעותי לבצע את הדברים. אנחנו לא טועים בקריאה למל"טים המופעלים על ידי השמש ולדבר הגדול הבא!