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温室効果ガスの排出量を削減することは、民間航空業界にとって普遍的な課題です。 このセクターは世界の排出量の 2.6% を占めており、業界が脱炭素化プロセスで他のセクターに遅れをとっているため、これは 5% に増加する可能性があります。

2030 年までに、より多くの人々が飛行機で旅行するようになり、低炭素の代替燃料を使用するという現在の航空会社のコミットメントは、この拡大を部分的に相殺するだけです。

航空機が使用する太陽エネルギー

1 時間で十分な太陽光が地表に到達し、1 年間に世界中で必要とされるエネルギーをすべて満たすことができます。

太陽光発電システムは、太陽光発電モジュールを使用して太陽光を電気に変換します。 このエネルギーは電力に変換され、航空機産業で使用されます。

1970 年代の燃料危機の間、太陽電池モジュールによる太陽エネルギーは代替エネルギー源と見なされていました。 ソーラー航空機は、最近、生態学的に有益なソリューションとして、一般の人々と航空業界の注目を集めています。 従来の航空機とは異なり、ソーラー航空機は太陽光発電モジュールを使用して太陽放射を収集し、電気に変換します。

太陽光発電の航空機は、従来の航空機よりも好まれています

太陽光発電航空機は、太陽光発電を無制限に利用できるため、高高度および長時間耐久 (HALE) ミッションに大きな可能性を秘めています。

太陽光発電機は、大気中の飛行領域の上空と宇宙船の飛行領域の下 (約 20-100 km) の宇宙の近くを飛行できます。

航空機システムの耐久性と太陽光の利用可能性に応じて、運用上の制限により従来の航空機では不可能なことであるが、数か月または数年にわたって連続して巡航することができます。

太陽光発電の航空機はどのように機能しますか?

基本的なコンセプトは、翼や尾翼など、航空機の特定の領域を太陽電池で覆うことです。

太陽の光を浴びると、太陽電池モジュールが太陽エネルギーを電気に変換します。 PV モジュールの向きと太陽の明るさは、生成されるエネルギー量に影響を与える 2 つの要素です。

送電出力を管理する回路には、プログラム可能なマイクロコントローラーがあります。 電気の制御および伝送システムにより、太陽電池モジュールが可能な限り多くのエネルギーを生成することが保証されます。 生成された電力のほとんどは、航空機の電子機器と推進システムに電力を供給するために使用されます。 日照時間が少ないときは、追加のエネルギーを使用してバッテリーを充電します。

基本的な考え方は、航空機を使用して太陽エネルギーを輸送することであり、航空機を覆う太陽電池モジュールがこのタスクを実行します。 これらのモジュールを使用して、放射エネルギーを電気エネルギーに変換します。 電気モーターに電力を供給するバッテリーを充電するために使用されるのは、この電気エネルギーです。

モーターに取り付けられたプロペラは、一定の推力を生成します。 このように、空気の動的な作用が航空機を推進させ、おもりの下向きの力と反対の力を翼に発生させます。 夜間のエネルギー源はバッテリーのみです。

太陽光発電航空機の利点

太陽光発電の航空機は環境に優しいです。 ソーラー フライトの最も重要な利点とその開発の根本的な理由は、環境に悪影響を及ぼさないクリーンなエネルギー源に依存していることです。

太陽エネルギーは、無料でクリーンで再生可能なエネルギー源であるため、化石燃料よりも大きな利点があります。

太陽光発電機のデメリット

従来の飛行は、太陽光発電の航空機よりも天候の変化の影響を受けません。 従来の航空機は、天候によって遅れたり、旅がより困難になったりする可能性があります。 ただし、太陽光発電の航空機は、空中で充電する必要があるため、特定の気象条件でしか飛行できず、特に長距離を飛行できません。

太陽エネルギーは実質的に無料ですが、それを収集して使用するために必要な機器と技術は非常に高価です。

最初の太陽光発電機と現代の航空機

飛行機を推進するために、電気は長い間使われてきました。 最初の飛行艇は水素を充填したフランスの飛行艇で、1884 年にビジャクールベイとメドンの近くで行われた 10 km のレースで優勝しました。

ガソリン エンジンが登場したとき、航空機の電気推進は放棄され、この分野は 1 世紀近く休眠状態にありました。 当時、電気システムは、唯一のライバルである蒸気エンジンよりも有利でした。

2016 年 7 月 26 日の早朝、興奮した聴衆と写真家の前で、サンパワー 2 はアブダビに着陸しました。この航空機は、多くの人が不可能だと考えていたことを成し遂げました。 14 か月と 550 時間の飛行の後、液体燃料を使用せずに地球を 25,000 マイル回り、4 つの大陸、2 つの海、3 つの海を横断しました。 この車両の唯一の動力源は、明るい太陽光線でした。

太陽光発電航空機の最近の研究開発

他の競合する技術的アプローチと同様に、太陽燃料電池は固定システム用の発電用に開発されています。 現在の研究開発の取り組みは、航空用途向けの信頼性が高く、低コストで高性能なエネルギー ネットワークの開発に重点を置いています。

航空用の太陽エネルギーの使用を改善および拡大するために、急速な技術進歩が行われています。 この文脈において、有機太陽光発電システムは非常に重要です。 有機太陽電池 (OPV) は、多様で用途の広い範囲の有機材料から作られ、さまざまな性能向上の可能性を無限に提供します。 有機分子は安価で、優れた光吸収特性を持ち、数百ナノメートルの薄いコーティングを可能にします。

太陽光発電航空機の最近の開発は、ゼファー S 航空機の開発です。 ドローンおよび疑似衛星としても知られる Zephyr S 航空機は、アリゾナ州にある米陸軍のユマ試験場から離陸しました。 長時間空中に留まるように設計されており、軍事用センサー プラットフォームとして機能します。