Revolución en el aire
El Solar Impulse es un avión propulsado exclusivamente por Energía Solar e intentará realizar un viaje histórico dando la vuelta al mundo.
lanacion.com|Tecnología
La vuelta al mundo en un avión solar
Por Rodrigo Herrera Vegas
Para lanacion.com
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La aviación es uno de los conceptos más íntimamente ligados a nuestra economía actual basada casi exclusivamente en el consumo del petróleo. Todavía estamos muy lejos de poder tanto fabricar como operar nuestros Boeings y Airbus si no quedara una gota de petróleo.
Algunos pesimistas sostienen que el volar en avión será pronto una actividad exclusiva en la medida que aumente el costo de extracción del petróleo, que se encuentra cada vez más profundo y difícil de obtener.
Por esta razón, nos motiva ver adelantos tecnológicos que avanzan en esta dirección. La semana pasada presentamos el Skyspark que voló a 250km/h con un motor 100% eléctrico alimentado por celdas de hidrógeno.
Hoy presentamos otro proyecto que parece de ciencia ficción: un avión que dará la vuelta al mundo en 36 horas alimentado exclusivamente por energía solar. El Solar Impulse es un aparato de envergadura desmesurada para su peso y de una calidad aerodinámica inigualable.
El desafío: En un mundo dependiente de las energías fósiles, el proyecto Solar Impulse es una paradoja, casi una provocación: aspira a hacer despegar y volar de manera autónoma por un único piloto por escala, día y noche, un avión propulsado exclusivamente por energía solar por lo tanto sin ningún tipo de contaminación ambiental.
La administración de energía condiciona la esencia del proyecto, desde las dimensiones de la estructura hasta los límites extremos de masa. Al mediodía, cada metro cuadrado de superficie terrestre recibe el equivalente a 1000 W. Distribuida en 24 horas, la energía del sol tan sólo proporciona un promedio de 250 W/m². Con 200 m² de celdas fotovoltaicas y 12% de rendimiento total de la cadena de propulsión, la potencia promedio generada por los motores del avión no pasa de los 8 CV.
El Solar Impulse aspira a volar día y noche sin combustible gracias a esta energía optimizada desde el panel solar hasta la hélice y al trabajo de todo un equipo de especialistas. Cabe aclarar que el avión hará 4 escalas en su recorrido: despegará en los Emiratos Árabes, pasará por China, Hawai, Florida, y España antes de volver a su origen.
Cada escala tiene una duración de 5 días, tiempo máximo que puede razonablemente soportar un piloto en el reducido habitáculo. Sin embargo, se prevé lograr el vuelo sin escalas cuando se diseñe el modelo capaz de hospedar a dos pilotos.
- Ficha técnica:
- Envergadura: 63.40 m
- Longitud: 21.85 m
- Altura: 6,40 m
- Peso: 1600kg
- Propulsión: 4 motores eléctricos de 10CV
- Celdas solares: 11628
- Velocidad media: 70km/h
- Altitud máxima: 8500 m
Se eligieron 12.000 celdas fotovoltaicas de silicio monocristalino de 130 micrones de espesor por su capacidad de combinar ligereza y rendimiento. La mayor limitación actual del proyecto está ligada a las baterías. Puesto que éstas son todavía pesadas, obligan a reducir drásticamente el peso del resto del avión, a optimizar toda la cadena energética y a maximizar el rendimiento aerodinámico mediante un gran alargamiento y un perfil de ala diseñado para velocidades bajas.
Con una densidad energética de 200 Wh/kg, la masa de acumuladores necesaria para un vuelo nocturno se eleva a 400 kg, es decir, más de un 1/4 de la masa total del avión. Mejorar la capacidad de las baterías permitiría embarcar un segundo piloto, así como disminuir la envergadura del avión o aumentar la velocidad de vuelo.
El rendimiento de las celdas establecido para el proyecto es de alrededor del 20%. Los criterios utilizados para esta selección fueron el rendimiento y el peso. Las celdas elegidas están fabricadas en silicio mono-cristalino de fino espesor. Hoy en día existen tecnologías experimentales más eficientes de hasta un máximo de 30% de rendimiento, pero son demasiado pesadas. Es evidente que una mejora en este aspecto permitirá mejorar el funcionamiento del avión y reducirá sus dimensiones o aumentará la carga transportada.
Bajo las alas se encuentran 4 motores, una batería de litio polímero compuesta de 70 acumuladores y un sistema de gestión que controla el nivel de carga y temperatura. El aislamiento térmico se ha diseñado de manera tal que conserve el calor desprendido por las baterías, permitiendo así que funcionen a -40 ºC y 8,500 metros de altitud. Cada motor presenta una potencia máxima de 10 CV, con un reductor que limita a 200-400 revoluciones/minuto el giro de su hélice bipala de 3.5 metros de diámetro.
El sistema informático de a bordo recibe y analiza cientos de parámetros útiles para pilotear el avión de forma óptima. Ofrece información relevante al piloto, transmite los datos más importantes al equipo de trabajo en tierra y, sobre todo, administra la potencia óptima a los motores dados la configuración del vuelo y del estado de carga de las baterías. El avión es así capaz de corregir y minimizar su propio consumo de energía.
Existen tantas formas de energía a administrar como fenómenos de conversión a comprender y optimizar:
- Luminosa, en la irradiación solar eléctrica a nivel de celdas fotovoltaicas, baterías y motores
- Química, en las baterías
- Potencial, cuando el avión gana altitud
- Mecánica mediante el sistema de propulsión
- Cinética, cuando el avión gana velocidad
- Térmica para todas las pérdidas (rozamiento, calentamiento) que se intentan minimiza
Esperamos que esta misión sea exitosa y pueda ser el inicio de una nueva era. Quizás en 100 años cuando el petróleo sea solo un recuerdo, el Solar Impulse sea tan famoso como lo son hoy los hermanos Wright, Antoine de Saint Exupéry y Jean Mermoz. .
Datos: http://www.lanacion.com.ar/1145691-la-vuelta-al-mundo-en-un-avion-solar
Bertrand Piccard y André Borschberg en la presentación del proyecto Solar Impulse 2 en Suiza. Foto: Solar Impulse, Righetti
“Tenemos que ir más allá. El SI2 tendrá una autonomía prácticamente ilimitada, y debemos asegurarnos de que el piloto es tan sostenible como su avión. Por ello, el vuelo alrededor del mundo será un hito, tanto humano como tecnológico”, añade Borschberg, cofundador y CEO.
CAPAZ DE VOLAR DE DÍA Y DE NOCHE
Para completar el vuelo alrededor del mundo, el Solar Impulse 2 tendrá que lograr lo que –de acuerdo a sus creadores- ningún otro avión ha logrado antes: “volar sin combustible con un solo piloto, durante cinco días y noches consecutivos, sobre los océanos de un continente a otro”.
Según Piccard y Borschberg, este segundo prototipo tiene una envergadura de alas de 72 metros, mayor que la de un Boeing 747-8I, y un peso total de 2.300 kilogramos, equivalente al de un coche, “logrando con ello un rendimiento aerodinámico y una eficiencia energética mayor que cualquiera hasta la fecha”.
El SI2 está hecho de fibra de carbono y sus alas albergan más de 17.000 células fotovoltaicas, capaces de generar la energía eléctrica suficiente como para conferirle la autonomía de cinco noches y cinco días, según sus creadores.
“Su velocidad máxima será de 90 kilómetros por hora al nivel del mar y de 140 kilómetros por hora a su altitud máxima de 8.500 metros”, añaden.
La cabina del SI2 mide 3,8 metros cuadrados, que alojarán el oxígeno, comida, agua, paracaídas y equipamiento necesario para el piloto, y está equipada con un asiento ergonómico que se reclina para que su ocupante pueda sentarse, estirarse e incluso hacer ejercicio, según las especificaciones técnicas del avión.
Cada uno de los detalles de cabina ha sido diseñado para que el piloto pueda permanecer dentro durante una semana, aunque, en aras de la máxima eficiencia energética, no está presurizada ni climatizada, lo cual supondrá un desafío adicional para la resistencia física y psicológica de los pilotos.
“El nuevo avión hecho de fibra de carbono es hermético, por lo que podrá volar sin problemas bajo la lluvia, mientras que de día, volará a una altitud de 8.500 metros y de noche descenderá hasta los 1.500 metros para ahorrar energía”, según sus creadores.
El intento de hacer el primer vuelo alrededor del mundo con energía solar está programado para marzo del 2015. Comenzará y finalizará en la región del Golfo Pérsico, y las ciudades y aeropuertos exactos en los que se efectuarán escalas se seleccionarán en los próximos meses.
El aparato volará sobre el Mar de Arabia, India, Birmania, China, el Océano Pacífico, Estados Unidos, el Océano Atlántico y el sur de Europa o el norte de África, antes de cerrar su recorrido.
Durante el trayecto alrededor del planeta, Borschberg, el ingeniero jefe del proyecto, se alternará con Piccard en la cabina, efectuando aterrizajes cada pocos días, que también servirán para organizar actos públicos junto con los Gobiernos, las escuelas y las universidades, adelantan desde la organización.
ENERGÍAS RENOVABLES EN EL AIRE.
Para Piccard y Borschberg, el Solar Impulse 2 es un laboratorio en el aire donde ensayan soluciones tecnológicas “capaces de hacer frente a los desafíos actuales”, como sus células solares que suministran energía renovable a cuatro motores eléctricos de 17,5 CV cada uno o como sus baterías de litio, que son recargadas por las células solares durante el día, “lo que permite al avión volar de noche y tener una autonomía prácticamente ilimitada”, según indican.
José Manuel Nieto, director comercial y de marketing de Schindler Iberia, cuya casa matriz (www.schindler.com) patrocina el Solar Impulse, es una de las personas que conoce los entresijos del proyecto desde sus inicios y está en permanente contacto con los responsables de esta compañía en Suiza con el equipo técnico y con los impulsores del avión SI2.
“El Solar Impulse 1 fue creado para volar día y noche sin gasolina y sin emisiones de carbono, y ahora su seguidor, el SI2, alargará el tiempo de vuelo a cinco días y noches aproximadamente, para lo cual la tecnología de este avión ha tenido que ser mejorada y desarrollada”, explica Nieto a Efe.
Ensayos técnicos exteriores del Solar Impulse 2. Foto: Solar Impulse, J.R. Revillard
Según Nieto, “en el Solar Impulse 2 se han introducido nuevos componentes y métodos de construcción más eficientes y, gracias a ello, se ha revolucionado la estructura de los materiales, mejorado su resistencia y reducido su peso”.
“Mientras que el Solar Impulse 1 tenía en sus alas 12.000 células solares que alimentaban cuatro motores eléctricos, el nuevo modelo ha llegado a las 17.000 y sus cuatro motores son más potentes, para aumentar lo máximo posible la autonomía del avión monoplaza, siempre con energía renovable”, añade.
“El Solar Impulse 2 dará la vuelta al mundo sin combustible y esta hazaña demostrará que existen soluciones viables para algunos de los problemas medioambientales que se nos están presentando, como pueden ser la escasez de combustibles o las emisiones contaminantes de los medios de transporte”, señala.
DEL AVIÓN AL ASCENSOR FOTOVOLTAICO.
Nieto adelanta a Efe que la empresa Schindler prevé introducir algunos de los avances en materia de tecnologías limpias del avión solar en el transporte vertical sostenible.
”Las investigaciones del Solar Impulse 2 buscan reducir el consumo energético, lo que en los ascensores y escaleras mecánicas implicaría una disminución drástica de la parte más importante de su impacto medioambiental, algo en lo que hemos comenzado a trabajar con el primer ascensor solar”, señala Nieto.
“Gracias a la tecnología desarrollada en Solar Impulse y a la investigación de sus propios técnicos, la multinacional suiza ha desarrollado un ascensor movido solo por energía solar captada por los paneles voltaicos situados en la parte superior del ascensor, y que posibilita ahorrar hasta el 50 por ciento de la energía consumida por el modelo convencional en un año”, añade.
“El primer prototipo, una versión más ecológica del modelo más vendido en la historia de la compañía, el ascensor Schindler 3300, ya está en funcionamiento, instalado en la ciudad española de Barcelona”, concluye Nieto.
Datos: http://www.efeverde.com/noticias/vuelta-al-mundo-en-avion-solar/
Tamaño comparado con un avión comercial
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