太陽能飛機儲能是難題(圖)

世界首架太陽能飛機

全球第一架可以晝夜飛行的太陽能飛機“陽光動力”，近日成功完成首次試飛。計劃2012年由中國開始它的環球之旅。今年世博會期間，它的模型還將在中國館、瑞士館、比利時—歐盟館3個場館同時亮相。“陽光動力”首席執行官安德烈·博爾施博格表示，由于長達14個小時是需要使用電池飛行的，因此儲能是最大技術難題。

重量僅相當于家用汽車

這架太陽能飛機耗資1億美元，合作伙伴來自7個國家，凝聚了最新科技成果。機身由超輕碳纖維復合材料制成，翼展長達63.4米，堪比一架波音747-400。然而，擁有如此大翅膀的飛機，即使包括飛行員在內，其重量僅相當于一輛普通家用汽車，只需兩個成年人便可將其骨架抬起。

每平方米的太陽能板經過損耗后提供的能量只有30W，僅能提供一個電燈泡的電力。“陽光動力”飛機有200平方米太陽能板，也就相當于一顆掛著200個電燈泡的圣誕樹，和一輛電動摩托車電力相當。這些電力不僅要維持飛機起飛，還要保證在夜晚的飛行，技術難度極高。

真正實現晝夜飛行

白天，“陽光動力”可以上升到9000米的高空，以平均每小時70公里的速度飛行，再將多余的太陽能電力儲存到高性能蓄電池中。到了晚上，重達400公斤的聚合鋰電池把白天的太陽能轉換成電能，可供飛機夜間持續飛行8小時。由于碳纖維復合材料具備耐熱性高的優點，飛行員可將白天飛行高度保持在8500到9000米之間，從而達到最佳的空氣動力學效率和太陽能利用率。到了晚上，飛行高度逐漸降至1500米左右，也可以減少耗電量，日出之后，飛機才重新回到高空進行“充電”。

“陽光動力”寬闊的機翼上裝有11628塊太陽能電池板，能為4臺發動機提供充足的動力，每臺發動機的最大功率為10馬力。

14個小時使用電池

為了提高安全系數，項目小組為飛行員提供了一系列高科技裝備。例如專用的智能馬甲不僅具備防寒功能，而且與導航設備相連。一旦飛機與預定航向偏離5度以上，馬甲便會發出強力脈沖以喚醒沉睡中的飛行員。此外，電池組表面的保溫層可以阻止熱量散失，從而確保蓄電裝置在8500米高空、零下40攝氏度的惡劣環境中維持正常運行。

“陽光動力”首席執行官安德烈·博爾施博格透露，當前飛機使用的光伏面板，轉換效率大約為20%，飛機必須飛到9000米的高空才能吸取足夠的光熱。如果進行環球飛行，正處于北半球夏天，日照時間更長，但由于太陽升降期間與地平線形成的角度偏低，光伏面板其實無法在整個白天都吸取到光熱。“有長達14個小時是需要使用電池儲能飛行的，若電池有問題或儲能不足，飛機不排除墜毀的可能。”因此，即使在2012年實現環球飛行，要真正令太陽能飛機商用化，還是前路漫漫。要么太陽能電池得到新的發展，使得動力得到增加；要么改造所有機場保證其起降。這或許才是飛機作為太陽能應用的終極挑戰。

環球飛行將從中國始發

根據目前的計劃，2012年“陽光動力”將從中國開始其環球之旅，隨后是日本、美國和歐洲。具體的飛行路線和時間并未最終確定。太陽能飛機的飛行受天氣影響很大。“飛機必須向著太陽飛翔，避免大風、大霧甚至下雨的天氣。”安德烈·博爾施博格表示，“陽光動力”背后的專家團隊中還有資深的氣象專家，專為飛行預測天氣情況。

與目前大多數太陽能飛機都是無人機不同，“陽光動力”能夠容納1名飛行員。盡管只有1個人，但這比無人機要難得多，是一個重大的突破。2012年進行環球旅行時，新飛機有望安排兩個座位。

至于太陽能飛機何時能像商用客機一樣搭乘許多旅客，現在還未可知。專家表示，“新能源究竟何時能夠替代特種燃料，目前還沒有確定的時間表。”