Οι αεροπορικές εταιρείες αντιμετωπίζουν σημαντικά κόστη για την κηροζίνη, που συχνά αντιστοιχούν στο 20% έως 40% της τιμής ενός εισιτηρίου. Στο πλαίσιο της παγκόσμιας στροφής προς πιο «πράσινες» λύσεις, η ιδέα ενός αεροσκάφους που κινείται με ηλιακή ενέργεια κερδίζει το ενδιαφέρον.
Το 2017, ένα τέτοιο πειραματικό αεροσκάφος ολοκλήρωσε ακόμη και γύρο του κόσμου, ωστόσο η τεχνολογία δεν έχει ακόμη μπει σε μαζική παραγωγή. Παρόλα αυτά, η χρήση της ηλιακής ενέργειας μπορεί να επεκταθεί πέρα από την πολιτική αεροπορία, ειδικά στον στρατιωτικό τομέα.
Γύρος του κόσμου σε 550 ώρες
Η ιδέα της ηλιακής τροφοδοσίας για αεροσκάφη δεν είναι καινούργια, καθώς η NASA πειραματίστηκε με αυτή ήδη από τη δεκαετία του 1970, κυρίως σε μικρά drones και ελαφριά αεροσκάφη, όπως το Solar Challenger που διέσχισε τη Μάγχη το 1981.
Τον 21ο αιώνα, ο Ελβετός αεροναύτης Bertrand Piccard, εγγονός και γιος γνωστών εξερευνητών, με τον μηχανικό André Borschberg δημιούργησαν το Solar Impulse: ένα μεγάλο τετρακινητήριο αεροσκάφος με άνοιγμα φτερών 71 μέτρα, μεγαλύτερο από αυτό ενός Boeing 747.
Τα εκτενή φτερά του εξυπηρετούν διπλό σκοπό: βοηθούν στη σταθερότητα σε χαμηλές ταχύτητες και καλύπτονται με υπερ-ελαφριά ηλιακά πάνελ πάχους μικρότερου από ανθρώπινη τρίχα. Η μέγιστη ισχύς των πάνελ φτάνει τα 66 kW, ενώ οι κινητήρες παράγουν συνολικά 160 kW, με την υποστήριξη μπαταριών λιθίου-ιονίου για νυχτερινή πτήση.
Μεταξύ 2015 και 2016, το Solar Impulse ολοκλήρωσε το γύρο του κόσμου σε 14 μέρες, πραγματοποιώντας 16 ενδιάμεσες προσγειώσεις και συνολικά 550 ώρες πτήσης. Στις 3 Ιουλίου 2015, σημειώθηκε ρεκόρ εμβέλειας 7.200 χλμ και απόλυτο ρεκόρ χρόνου πτήσης 117 ωρών.
Οι πιλότοι μίλησαν και στη Γενική Συνέλευση του ΟΗΕ, τονίζοντας την ανάγκη για μείωση των εκπομπών CO2 και παγκόσμια δράση κατά της κλιματικής αλλαγής. Το μήνυμά τους ήταν ξεκάθαρο: «σήμερα το αεροπλάνο μας διασχίζει ολόκληρο τον κόσμο, που σημαίνει πως αύριο παρόμοια αεροσκάφη θα μπορούν να αντικαταστήσουν τα αεροπλάνα που κινούνται με κηροζίνη.»
Οι φυσικοί περιορισμοί της ηλιακής ενέργειας
Το Solar Impulse έχει τη δυνατότητα να πετά επί 24 ώρες, όμως οι προσγειώσεις γίνονται για ανάγκες συντήρησης και ξεκούρασης. Παρά το εντυπωσιακό επίτευγμα, η μέση ταχύτητα πτήσης του δεν ξεπερνά τα 90 χλμ/ώρα, μειούμενη στα 60 χλμ/ώρα τη νύχτα για εξοικονόμηση ενέργειας — ταχύτητες που σήμερα υπερβαίνουν ακόμα και αυτοκίνητα μέσα στην πόλη.
Οι περιορισμοί δεν οφείλονται μόνο στην τεχνολογική ωριμότητα, αλλά σε φυσικούς νόμους της αεροδυναμικής και της ενέργειας. Για να διατηρηθεί η πτήση, η άντωση πρέπει να υπερβαίνει το βάρος, κάτι που απαιτεί μεγάλη επιφάνεια φτερών και ταχύτητα. Όμως η αντίσταση αυξάνεται με τον κύβο της ταχύτητας, περιορίζοντας τις δυνατότητες επιτάχυνσης χωρίς μεγάλη κατανάλωση ενέργειας.
Επιπλέον, η ισχύς της ηλιακής ακτινοβολίας στην ατμόσφαιρα είναι περιορισμένη και η απόδοση των ηλιακών πάνελ δεν είναι 100%. Υπό ιδανικές συνθήκες, το Solar Impulse παράγει μόλις 135 kW, ενώ ένα Boeing 747 καταναλώνει περίπου 70 MW — δηλαδή 500 φορές περισσότερη ισχύ.
Ένα αεροπλάνο με ηλιακή ενέργεια ίδιου μεγέθους θα απαιτούσε άνοιγμα φτερών 135.000 τ.μ., πρακτικά αδύνατο να κατασκευαστεί.
Ατμοσφαιρικοί δορυφόροι: το νέο πεδίο εφαρμογής
Παρά τις ταχύτητες και τους περιορισμούς φορτίου, τα ηλιακά αεροσκάφη μπορούν να παραμένουν στον αέρα για πολύ μεγάλα διαστήματα — μέρες, εβδομάδες ή και μήνες. Έτσι προέκυψε η ιδέα των «ατμοσφαιρικών δορυφόρων», οχημάτων μεγάλης υψομετρικής απόστασης που λειτουργούν ως πλατφόρμες παρατήρησης ή τηλεπικοινωνιών.
Για παράδειγμα, η Facebook ανέπτυξε το Aquila, το οποίο πετούσε σε ύψος 27 χιλιομέτρων και στόχευε να παρέχει διαδίκτυο σε απομακρυσμένες περιοχές. Κάθε συσκευή μπορούσε να μείνει στον αέρα για τρεις μήνες και να καλύψει ακτίνα 90 χλμ. Το πρόγραμμα σταμάτησε το 2018, όχι λόγω αποτυχίας της ιδέας, αλλά επειδή άλλες εταιρείες ανέλαβαν παρόμοια έργα.
Η συνέχεια με το Airbus Zephyr
Ο όμιλος Airbus ανέπτυξε τη σειρά Zephyr, με το πιο πρόσφατο μοντέλο Zephyr 8/S να έχει άνοιγμα φτερών 25 μέτρα και βάρος μόλις 60 κιλά. Το 2022, το πρωτότυπο έχασε την πτήση του μετά από 64 ημέρες στον αέρα. Το νέο μοντέλο Zephyr T αναμένεται το 2026, επιβεβαιώνοντας το ενδιαφέρον για ατμοσφαιρικά ηλιακά οχήματα με μεγάλη αυτονομία.
