집중하다! 태양광 비행기 업데이트!

온실 가스 배출량을 줄이는 것은 상업 항공 산업의 보편적인 과제입니다. 이 부문은 전 세계 배출량의 2.6%를 차지하며 산업이 탈탄소화 프로세스에서 다른 부문보다 뒤떨어져 있기 때문에 이는 5%까지 증가할 수 있습니다.

2030년까지 더 많은 사람들이 비행기로 여행할 것이며 저탄소 대체 연료를 사용하려는 현재 항공사의 약속은 이러한 확장을 부분적으로만 상쇄할 것입니다.

항공기가 사용하는 태양 에너지

1년 동안 세계의 모든 에너지 수요를 충족시키기에 충분한 햇빛이 1시간 만에 지구 표면에 도달합니다.

태양광 시스템은 태양광 모듈을 사용하여 햇빛을 전기로 변환합니다. 이 에너지는 전기로 변환되어 항공기 산업에 사용될 수 있습니다.

1970년대 연료 위기 동안 태양광 모듈을 통한 태양 에너지는 대체 에너지원으로 여겨졌습니다. 태양광 항공기는 최근 생태학적으로 유익한 솔루션으로 대중과 항공 산업의 주목을 받고 있습니다. 기존 항공기와 달리 태양광 항공기는 광전지 모듈을 사용하여 태양 복사를 수집하고 전기로 변환합니다.

태양열 항공기는 기존 항공기보다 선호됩니다.

태양열 항공기는 태양열을 무제한으로 사용할 수 있기 때문에 고고도 장기체공(HALE) 임무에 큰 잠재력을 가지고 있습니다.

태양열 항공기는 대기 비행 영역 위와 우주선 비행 영역(약 20-100km) 아래의 우주 부근에서 비행할 수 있습니다.

항공기 시스템의 내구성과 햇빛의 가용성에 따라 몇 달 또는 몇 년 동안 지속적으로 순항할 수 있습니다. 이는 작동 제한으로 인해 기존 항공기로는 불가능합니다.

태양열 항공기는 어떻게 작동합니까?

기본 개념은 날개, 꼬리 등 항공기의 특정 부분을 태양광 전지로 덮는 것이다.

태양 광선에 노출되면 광전지 모듈이 태양 에너지를 전기로 변환합니다. PV 모듈의 방향과 태양의 밝기는 얼마나 많은 에너지가 생산되는지에 영향을 미치는 두 가지 요소입니다.

전력 전송 출력을 관리하는 회로에는 프로그래밍 가능한 마이크로컨트롤러가 있습니다. 전기의 제어 및 전송 시스템은 태양광 모듈이 가능한 한 많은 에너지를 생산하도록 보장합니다. 생성된 전기의 대부분은 항공기의 전자 장치 및 추진 시스템에 전력을 공급하는 데 사용됩니다. 햇빛이 약한 시간에는 추가 에너지를 사용하여 배터리가 충전됩니다.

기본 아이디어는 항공기를 사용하여 태양 에너지를 수송하는 것이며 항공기를 덮고 있는 태양광 모듈이 이 작업을 수행합니다. 이러한 모듈을 사용하여 복사 에너지가 전기 에너지로 변환됩니다. 전기 모터에 동력을 공급하는 배터리를 충전하는 데 사용되는 것은 바로 이 전기 에너지입니다.

모터에 장착된 프로펠러는 일정한 추력을 생성합니다. 따라서 공기의 역동적인 작용은 항공기를 추진하고 무게의 하향력과 반대되는 힘을 날개에 생성합니다. 밤에는 배터리가 유일한 에너지원입니다.

태양열 항공기의 장점

태양열 항공기는 환경 친화적입니다. 태양광 비행의 가장 중요한 이점과 개발의 근본적인 이유는 환경에 부정적인 영향을 미치지 않는 청정 에너지원에 의존한다는 것입니다.

태양 에너지는 자유롭고 깨끗하며 재생 가능한 에너지원이기 때문에 화석 연료에 비해 상당한 이점이 있습니다.

태양열 항공기의 단점

기존의 비행은 태양열 항공기보다 날씨 변화의 영향을 덜 받습니다. 기존 항공기는 날씨로 인해 지연되거나 여행이 더 어려워질 수 있습니다. 그러나 태양열 항공기는 공기 중에서 재충전해야 하므로 특정 기상 조건, 특히 장거리에서만 비행할 수 있습니다.

태양 에너지는 실질적으로 무료이지만 이를 수집하고 사용하는 데 필요한 장비와 기술은 특히 1인용 항공기를 운영하는 데 필요한 규모를 고려할 때 매우 비쌉니다.

최초의 태양열 항공기와 현대식 항공기

전기는 오랫동안 비행 기계를 추진하는 데 사용되었습니다. 첫 번째는 1884년 Villacoulbay와 Medon 근처에서 10km 경주에서 우승한 수소로 채워진 프랑스 비행선이었습니다.

휘발유 엔진이 등장했을 때 항공기용 전기 추진 장치는 버려졌고 이 분야는 거의 100년 동안 휴면 상태에 있었습니다. 당시 전기 시스템은 유일한 경쟁자인 증기 기관보다 우위에 있었습니다.

2016년 7월 26일 이른 시간에 SunPower 2가 흥분한 청중과 사진작가들 앞에서 아부다비에 착륙했습니다. 항공기는 많은 사람들이 불가능하다고 생각했던 일을 해냈습니다. 14개월 550시간의 비행 끝에 액체 연료를 전혀 사용하지 않고 지구를 25,000마일 4개 대륙, 2개 대양, 3개 바다를 횡단했습니다. 이 차량의 유일한 동력원은 밝은 태양 광선이었습니다.

태양열 항공기의 최근 연구 개발

다른 경쟁 기술 접근 ​​방식과 마찬가지로 태양열 연료 전지는 고정 시스템용 전기를 생성하기 위해 개발되었습니다. 현재 연구 및 개발 노력은 항공 응용 분야를 위한 안정적이고 저렴한 고성능 에너지 네트워크를 개발하는 데 집중되어 있습니다.

항공용 태양 에너지의 사용을 개선하고 확대하기 위해 급속한 기술 발전이 이루어지고 있습니다. 이러한 맥락에서 유기 광전지 시스템은 매우 중요합니다. 유기 광전지(OPV)는 다양하고 다재다능한 범위의 유기 재료로 만들어지며 다양한 성능 향상을 위한 무한한 기회를 제공합니다. 유기 분자는 저렴하고 우수한 광 흡수 특성을 가지며 수백 나노미터만큼 얇은 코팅을 가능하게 할 수 있습니다.

태양열 항공기의 최근 개발은 Zephyr S 항공기의 개발입니다. 드론 및 유사 위성으로도 알려진 Zephyr S 항공기는 애리조나에 있는 미 육군의 유마 시험장에서 이륙했습니다. 장기간 공중에 머물도록 설계되어 군용 센서 플랫폼으로 기능할 수 있습니다.