Solar Impulse, Avión que utiliza Energía Solar.

El miércoles 7 de abril de 2010, despego exitosamente el avión experimental SOLAR IMPULSE, en este vuelo de prueba se pretende verificar los cálculos de vuelo llevados a cabo por los ingenieros. La meta es dar la vuelta al mundo volando de día y de noche en un avión de escaso peso y cuya única fuente de energía es el Sol, gracias a unas placas solares que cubren completamente las alas del aparato.

El Solar Impulse es un concepto revolucionario que dejará atrás los límites de nuestro conocimiento en tema de materiales, de gestión de la energía y en la interfaz hombre - máquina. Es un aparato de una envergadura desmesurada para su peso y de una calidad aerodinámica inigualable en estos días, capaz de resistir, a pesar de su ligereza a terribles embates.
Los colectores solares con hélices, son utilizados para optimizar los diferentes eslabones de la cadena de propulsión y para integrar en un ambiente hostil tanto los materiales como a los pilotos; respetando por supuesto, los contratiempos del peso y de la resistencia. ¡Un ejercicio de altos vuelos!
La construcción hace apelo a las tecnologías más avanzadas y permite estimular la investigación científica en el ámbito de las estructuras compuestas, de los materiales ligeros conocidos como inteligentes y de los medios de producir y de almacenar energía. Estos resultados se pueden utilizar tanto en la construcción del avión como, sucesivamente, en muchas otras aplicaciones útiles para la sociedad.

El diseño refinado y futurista del avión será en el cielo el símbolo del espirito del proyecto.
La cuestión energética condiciona el conjunto del proyecto, desde las dimensiones de la estructura hasta los límites extremos de masa. A mediodía, cada m2 de superficie terrestre recibe el equivalente a 1.000 vatios, es decir, 1,3 CV de potencia luminosa. Distribuida en 24 horas, la energía del sol sólo proporciona un promedio de 250 W/m2. Con 200 m2 de células 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 ó 6 KW. Se trata aproximadamente de la que disponían los hermanos Wright en 1903 cuando efectuaron el primer vuelo a motor. ¡Es con esta energía, optimizada desde el panel solar hasta la hélice gracias al trabajo de todo un equipo, con la que Solar Impulse pretende volar día y noche sin combustible!

Existen tantas formas de energía a administrar como fenómenos de conversión a comprender y optimizar :
    * luminosa en la irradiación solar eléctrica a nivel de células 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 intenta minimizar a toda costa.

Se escogieron 12.000 células fotovoltaicas de silicio monocristalino de 130 micrones de espesor por su capacidad para combinar ligereza y rendimiento. Su eficacia aún habría podido mejorarse, a semejanza de los paneles utilizados en el espacio, si bien su peso habría sido demasiado grande, penalizando al avión mientras vuela de noche. Tratándose de la fase más crítica, 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 ¼ de la masa total del avión. Una mejora de la capacidad de las baterías permitiría con el tiempo embarcar un segundo piloto, así como disminuir la envergadura del avión o aumentar la velocidad de vuelo.

Dotar de 61 m de envergadura a los 1.500 kg de peso de todo el equipo es un reto nunca logrado hasta hoy en cuanto a rigidez, ligereza y control en vuelo. El Solar Impulse está construido en torno a una especie de armazón de materiales compuestos elaborados con fibra de carbono y nidos de abeja ensamblados en sándwich. El interior del ala está recubierto de una película flexible y el exterior posee un revestimiento de células solares encapsuladas. 120 nervaduras de fibras de carbono dispuestas cada 50 cm perfilan ambas capas para dar al conjunto forma aerodinámica.

Bajo las alas se encuentran 4 barquillas, cada una con un motor, 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 tal manera 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 una hélice bipala de 3,5 metros de diámetro.

El sistema informático embarcado a bordo recibe y analiza cientos de parámetros útiles para gobernar el vuelo. Ofrece al piloto información que puede interpretarse para la toma de decisiones, transmite los datos más importantes al equipo de tierra y, sobre todo, suministra a los motores la potencia óptima habida cuenta de la configuración del vuelo y del estado de carga o descarga de las baterías. El avión es así capaz de corregir y minimizar su propio consumo de energía.

Datos Generales:

• Envergadura:    63,40 m
• Longitud:    21,85 m
• Altura:    6,40 m
• Peso :    1 600 Kg
• Motorización:    4 motores eléctricos de 10 tipos de CV cada uno
• Células solares:    11 628 (10 748 sobre el ala, 880 sobre el estabilizador horizontal)
• Velocidad media:    70 Km/h
• Velocidad de desenganche:    35 Km/h
• Altitud máxima:    8 500 m (27 900 ft)

Fuente: solarimpulse.com