Domanda:
C'è mai stato un progetto di aereo di linea che ha comportato la riduzione del carico del generatore installando pannelli solari?
avsol
2019-04-04 11:00:50 UTC
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C'è mai stato un processo / progetto / design, in cui i pannelli solari sono stati incorporati nella progettazione di un aereo di linea commerciale (ad esempio sulle ali), con l'obiettivo di ridurre il consumo di carburante abbassando il carico di lavoro del generatore?

Se no, perché no?

Non ne sono a conoscenza. E posso vedere diversi motivi importanti per cui no: i pannelli solari sono pesanti, sono fragili, richiedono molta manutenzione, richiedono molti cavi.
@jwenting i pannelli solari attuali non sono affatto pesanti. La maggior parte del peso proviene da rinforzi strutturali, di cui non hai bisogno se lo implementi in una struttura esistente come la fusoliera o le ali, ma non credo che ne varrebbe la pena.
Gli aerei di linea sono ridicoli annientatori di energia (1). È come * ogni singolo passeggero che guida la propria auto. * È come chiedere perché Warren Buffett non ha aperto il suo tubetto di dentifricio vuoto per non sprecare il dentifricio rimanente. - (1) Ovviamente l'energia non è * annientata * nel senso stretto: l'energia viene sempre e solo trasformata. Ma si trasforma in uno stato inutilizzabile (da energia chimica densa a calore disperso) aumentando l'entropia.
L'energia solare è solo una religione. La quantità di energia raccolta per unità di superficie è ... del tutto insignificante. In effetti, l'esempio dell'aereo sottolinea quanto sia assolutamente inutile l'energia solare. Le celle solari sono un'invenzione straordinariamente geniale, ad esempio, per le ** calcolatrici **.
Poiché includi le opzioni di percorso, ci sono stati almeno due aerei che sono stati alimentati completamente da pannelli fotovoltaici, Solar Impulse: https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_Impulse non è commerciale, non è in niente di simile produzione di massa, ed è molto lenta, ma nel secondo hanno fatto il giro del mondo.
@Fattie L'energia solare è perfettamente lavorabile a terra, dove va bene ottenere 200 W per metro quadrato.
La linea d'azione che potrebbe essere praticabile sarebbe quella di utilizzare array solari montati a terra per generare energia e quindi immagazzinarla come combustibile sintetico o in batterie per l'uso in volo. Vale la pena notare che la marina sta lavorando all'idea del combustibile sintetico, anche se non solare, poiché gestiscono aeroplani fuori da centrali nucleari galleggianti e troverebbero conveniente non dover rifornire spesso le riserve di idrocarburi per l'ala aerea e accessori assortiti.
Ho sentito che il vento è piuttosto forte lassù. Perché non utilizzare una turbina eolica al posto dei pannelli solari?
AilizwebisCMT I LOLed!
@Fattie La vera religione è credere che i pannelli solari non funzionino. Un'area delle dimensioni della Spagna coperta da pannelli solari genererebbe energia sufficiente per il mondo intero. O lo 0,34% della SUPERFICIE TERRENO a pannelli solari. I parchi dei mulini a vento necessari per questo sarebbero 10 volte più grandi nell'area e l'utilizzo di mulini a vento per alimentare il laptop e il telefono richiede molte più infrastrutture. PS Trionfi di recente incoerente, sfogo completamente incoerente contro i mulini a vento ("i suoni del vento causano il cancro") è a causa della sua ideologia dei CAMPI DA GOLF sulla respirazione e sull'ossigeno, e non aveva nulla a che fare con il cancro. O la TV.
@TonioElGringo una risposta più seria sarebbe che [A]. I mulini a vento sugli aerei non sono una cattiva idea, recupererebbero ALCUNA dell'energia spesa. Ma il capitalismo culturale di oggi è contro di te. E il flusso d'aria È TROPPO utilizzato per l'aria condizionata, risparmiando energia. Gli aeroplani non trascinano lassù un sistema AC completo. Ma [B] Il winddrag rallenterebbe l'aereo (ma non al punto da far perdere all'aereo la capacità di sollevamento. E [C] Una turbina a vento su un veicolo in movimento è quasi un ** pull up dai tuoi bootstrap ** tipo di paradosso, se ignori il punto [A], cosa che non dovresti.
@GwenKillerby I mulini a vento sugli aerei sono una cattiva idea perché stai usando il carburante per far girare un ventilatore per spostare l'aereo per far girare un mulino a vento (che rallenta di nuovo l'aereo) per far girare un generatore. Perché non collegare direttamente il generatore al motore e saltare tutte le cose del vento? E in effetti, è quello che fanno. Esclusi i RAT per le emergenze.
@immibis perché no? perché l'utilizzo del vento per generare CA / raffreddamento salta la fase di utilizzo della potenza extra della macchina per alimentare un sistema CA. I mulini a vento letterali sugli aerei sarebbero dannosi perché incasina l'aerodinamica aerodinamica ecc. Non c'è niente di sbagliato nell'usare prese d'aria intelligenti, questo è già stato fatto.
Se usassimo mulini a vento sull'aereo, sarebbe saggio coprire ulteriormente le pale del mulino con pannelli solari.
Cinque risposte:
vidarlo
2019-04-04 12:17:23 UTC
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Se no, perché no?

Anche se non posso dire categoricamente che non sia successo, sono abbastanza sicuro.

Radiance solare è di ca. 1kW / m ^ 2. Un 737 ha circa 100 m ^ 2 area alare. Le celle solari hanno circa il 20% di efficacia.

Se coprissi le intere ali con pannelli solari, funzionerebbe al massimo fino a 20kW di potenza elettrica. Di notte, sarebbe vicino allo zero di potenza extra.

Il carburante per aviogetti contiene ~ 43 MJ / kg di energia. 20kW è 20kJ / s. Per un volo di 2 ore, l'energia totale prodotta sarebbe 144MJ, o paragonabile all'energia in 3-4 chilogrammi di carburante per aviogetti.

Le turbine non sono efficienti al 100%, quindi diciamo che con tutte le perdite nel motore, il 25% della potenza nel carburante è disponibile come elettricità. Ciò significa che avresti bisogno di 12 kg di carburante per fornire la stessa quantità di elettricità dei pannelli solari.

12 kg di carburante. Probabilmente è molto meno di quanto peseranno le celle solari, probabilmente di almeno dieci volte. Inoltre, non devi portare con te carburante già bruciato, a differenza delle celle solari, che dovrai portarti dietro.

Modifica: ho trovato un'altra risposta su questo sito, secondo la quale il consumo di carburante extra è dell'ordine di 0,125 kg / kWh. Non so se sia corretto o meno, né mi interessa davvero. Non cambia la conclusione, rende solo il carburante per aviogetti ancora più favorevole.

In breve, la quantità di energia fornita dalle celle solari è minima rispetto all'energia contenuta nel carburante per aviogetti. E questo non tocca nemmeno i requisiti meccanici di un'ala ...

Giusto, anche se una configurazione non del tutto inconcepibile sarebbe quella di avere celle a film sottile sulle ali al posto della vernice. Le celle solari _possono_ essere rese molto leggere. Il problema più fondamentale è che non c'è davvero molta area disponibile, specialmente con ali con rapporto di aspetto ragionevolmente alto - e un rapporto di aspetto inferiore significherebbe una maggiore resistenza, il che sconfiggerebbe nuovamente il punto.
La vernice nera per celle solari potrebbe anche riscaldare la struttura dell'ala sottostante. Se l'alluminio, non va bene poiché il carburante riscaldato si espande. Se i compositi, non è così buono come il calore è cattivo, ecco perché la struttura del composito è dipinta di bianco per mantenerli più freschi.
Il problema con la generazione di "solo" 20kW dai pannelli solari non è solo che è una piccola parte del totale, ma è più potenza * elettrica * di quella di cui hai effettivamente bisogno la maggior parte del tempo. Ad esempio, il sistema di backup della batteria su un 737-800, progettato per fornire 30 minuti di alimentazione di emergenza in caso di guasto di tutti gli altri generatori di corrente, è valutato a meno di 2kW. L'aggiunta di un altro sistema per convertire la piccola quantità di energia solare "in eccesso" in spinta meccanica renderebbe il concetto ancora meno pratico.
@leftaroundabout la qualità del lavoro di verniciatura è effettivamente fondamentale per l'aerodinamica dell'aereo. Qualsiasi "rugosità" sulla superficie dell'ala derivante dall'installazione di celle solari (ad esempio alle giunzioni tra le sezioni del pannello) potrebbe potenzialmente rovinare il comportamento dello strato limite e ridurre il margine di stallo.
Inoltre, avere pannelli solari ad angoli diversi rispetto alla luce solare introduce complessità. E un profilo alare, per definizione, è una superficie curva.
Certo, ci sono molte piccole ragioni per cui è * difficile *. Ma quelli potrebbero probabilmente essere risolti se fosse * economicamente * fattibile. Ma non lo è. È tecnicamente difficile, e ci sono quasi zero ragioni per questo.
C'è questo però: https://interestingengineering.com/boeings-solar-autonomous-aircraft-can-fly-forever-and-its-due-in-2019 e https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_Impulse # Solar_Impulse_2_ (HB-SIB) Quest'ultimo è già operativo, il primo è tecnicamente più rilevante.
@alephzero Immagino che questo potere sarebbe utilizzato principalmente per sistemi non critici, come l'intrattenimento per i passeggeri, WiFi e prese di corrente.
@paul23 non è un aereo di linea commerciale. Come prova di concetto è stato fatto. Per alcune applicazioni, come i droni di sorveglianza, potrebbe avere senso.
"Probabilmente è molto meno di quanto peseranno le celle solari, probabilmente di un fattore di almeno dieci" prova un altro ordine di grandezza. 20 kg / m ^ 2 non è raro, e anche i pannelli solari leggeri funzionano a circa 10 kg / m ^ 2, quindi calcola forse 1000 kg per tale installazione - solo pannelli. Ora aggiungi gli inverter e le apparecchiature ausiliarie per immetterlo nella rete elettrica esistente, oltre al carburante extra per trasportare quel carico extra. In nessun modo questo sta uscendo energia positiva.
Oppure ... per dirla in un altro modo, bruceresti molto più carburante solo trasportando il peso extra delle apparecchiature di generazione solare di quanto tali apparecchiature potrebbero spostare nel carburante necessario per la generazione elettrica.
@J puoi mostrare un calcolo effettivo per questo, o stai solo indovinando?
@GwenKillerby A 737 è circa il 25% di carburante una volta caricato. Aggiungere 1000 kg di carico utile, aggiungere 250 kg di carburante (~ 310 L). Retro della busta.
@Joey Si prega di non modificare per inserire le unità in quel formato frazionario. Nessuno scrive unità in questo modo e, IMO, rende il post più difficile da leggere facendo rimbalzare il testo su e giù.
@DavidRicherby: Quindi rifiuta la modifica. Non ho i privilegi di modifica qui. Ma almeno lascia gli spazi unificatori prima delle unità e del ², che * rendono * le unità più facili da leggere (oltre ad essere solo una tipografia sensata).
@Joey Ho rifiutato la modifica ma altri hanno votato per accettarla. Ho commentato per consigliarti per il futuro. Sono d'accordo sul fatto che gli spazi unificatori siano buoni ma ci vuole così tanto tempo per modificare tutti i tag "" e "" che chiunque abbia deciso di ripristinare la modifica (che è solo un clic) presumibilmente non ha fatto ' sento che ne è valsa la pena.
GdD
2019-04-04 17:50:00 UTC
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No, ci sono diversi motivi:

  • Fragilità v Efficienza v Peso: i pannelli solari più efficienti sono rigidi e pesanti, il che è negativo per una struttura alare. Esistono pannelli flessibili e leggeri, ma sono la metà dell'efficienza. Hanno anche limitazioni alla flessione che possono effettivamente sopportare, la flessione costante di un'ala, le vibrazioni, i cicli tra il caldo e il freddo estremo in altitudine lo rendono un ambiente punitivo per quel tipo di tecnologia. Coprire la fusoliera significherebbe una minore flessione, ma allora avresti solo pochi pannelli posizionati in qualsiasi momento per creare elettricità
  • Peso: oltre al peso dei pannelli stessi hai tutti gli altri tecnologia per farli funzionare, come regolatori, condizionatori di alimentazione, accumulo di energia, cablaggio di consegna
  • Complessità: questo è ancora un altro sistema da mantenere, e sarebbe complicato farlo. Se un pannello si rompe dovresti smontare l'ala per raggiungerlo
  • Costo: avresti bisogno di pannelli solari efficienti, flessibili, resistenti e leggeri. Tutto ciò si traduce in pannelli costosi, molto più di quanto ne valga la pena
  • Finestra di utilizzo limitata: ovviamente i pannelli solari non vanno bene di notte, ma generano elettricità solo quando sono orientati almeno in parte verso il Sole. Se hai intenzione di coprire l'ala, il sole deve essere alto di 30-40 ° prima che tu possa ottenere una potenza apprezzabile da loro

Quindi è molto peso e costo per una tecnologia che non genererà energia per la maggior parte del tempo in cui l'aereo è in uso.

Questa risposta non è veramente corretta. (1) la risposta effettiva è che le celle solari forniscono ciò che può essere descritto solo come "nessuna" potenza, con un errore di arrotondamento. (2) le difficoltà menzionate (costo, difficoltà ingegneristiche, ecc.) Sarebbero, infatti, superate immediatamente se l'energia solare fosse 10.000 volte più potente di quanto non sia (infatti tutto su un aereo è molto costoso, difficile da realizzare).
Non ti seguo @Fattie. Le celle solari forniscono energia, ecco perché vengono installate nelle case di tutto il luogo ...
Forniscono una quantità minima di potere, in termini di domanda posta. Considera la risposta di vid. Al massimo teorico assoluto fornirebbe l'equivalente di "pochi KG" di carburante per aviogetti. (!) Ecco perché ho detto che è zero all'interno dell'errore di arrotondamento.
C'è più di un aspetto in questo @Fattie, e non aveva senso ripetere la risposta di vidarlo.
* "Esistono pannelli flessibili e leggeri, ma sono la metà dell'efficienza" * - sei sicuro? Il fotovoltaico a "film sottile" * assoluto * più sottile e leggero può essere meno della metà dell'efficienza delle celle cristalline ([~ 10,5% vs ~ 26,7%] (https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pip.3102 )), ma i pannelli che utilizzano celle multicristalline (~ 22,3%) sono economici e facilmente disponibili e sono leggeri e flessibili come un menu per il pranzo laminato. Uso un pannello pieghevole come questo con circa il 22% di efficienza per caricare il mio laptop quando sono lontano da fonti di alimentazione.
@Fattie A rischio di sembrare rischioso, forse grossolano, (ma è superato dalle tue osservazioni insensate) ............... se pensi VERAMENTE che i pannelli solari non forniscano energia, saresti disposto a farlo aggancia le tue parti intime ad un pannello solare e ...... accenderlo? Sarebbe solo un formicolio, quindi non è un problema, giusto? Sarebbe solo un caso di mettere i soldi (o meglio ..... johnson) dove è la tua bocca, nessun gioco di parole.
@GwenKillerby, Apprezzo l'umorismo (ahi! :)), quando ho detto "no power!" Ero parzialmente iperbolico, ma nota che citando la frase effettiva - le parole immediatamente seguenti - [in un milieu ariliner] le celle solari ** non forniscono potenza, entro un errore di arrotondamento **. Si prega di notare che quella frase è letteralmente precisa e accurata in senso ingegneristico / matematico di base. Se semplicemente ** coprissi ** interamente ** un 787 con ** ipotetici pannelli solari al 100% **, la potenza totale prodotta sarebbe ** pari a zero entro un errore di arrotondamento rispetto ai due motori a reazione **.
Mertyman
2019-04-04 22:23:51 UTC
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Non solo sull'argomento, ma c'è un aeroplano solare. L'aereo di linea supportato dal sole non è fuori dal regno delle possibilità, solo la tecnologia solare non è ancora lì. Inoltre dovrebbe essere economicamente fattibile anche solo essere preso in considerazione.

Ecco un articolo del 2016 su un aereo solare che ha viaggiato per il mondo.

https://www.theguardian.com/environment/2016/jul/26/solar -impulse-plane-fa-la-storia-completando-il-giro-del-mondo

Solar Impulse 2 è fondamentalmente coperto da pannelli solari con un'efficienza probabilmente almeno del 20%. Questo gli dà abbastanza potenza per volare con un solo pilota, a circa 60 mph durante il giorno o 30 mph con le batterie di notte. Anche con pannelli efficienti al 100%, non è nemmeno lontanamente vicino alla potenza per trasportare una cabina piena di persone a velocità molto più elevate. I moderni viaggi aerei ad alta velocità utilizzano una quantità ridicola di energia; ecco perché crea così tante emissioni di gas serra. Sarebbe bello se il volo solare fosse fattibile per gli aerei di linea, ma non sembra che lo sarà mai.
* "solo la tecnologia solare non è ancora arrivata" * - non è questo il problema. Anche se i pannelli solari fossero efficienti al 100%, essi (e tutto il cablaggio, i motori che guidano, ecc.) Peserebbero comunque molto di più della piccola quantità di carburante che contiene la stessa quantità di energia. I pannelli solari hanno senso a terra, dove hai molta area e il peso non è un grosso problema. Anche se la tecnologia avanza in modo ridicolo per rendere possibili aerei di linea a energia solare, i pannelli non saranno sull'aereo, l'energia solare sarà generata a terra e immagazzinata in batterie o celle a combustibile da caricare sull'aereo.
È abbastanza in argomento! Eppure, se un aereo con un'apertura alare di un 747 può trasportare una persona, un aereo con un'apertura alare doppia può trasportare 2 persone. Il punto è come combinare l'apertura alare con la portanza. C'è un limite all'apertura alare? Una possibile soluzione sono le ali spiegabili o un tipo di vela che non si trascina. Tra 100 anni o meno il petrolio se ne andrà e immagino che la gente vorrà ancora volare.
@GwenKillerby: No, non è così che funziona. Il petrolio non sarà mai completamente esaurito. Le riserve di petrolio del pianeta non sono come il carburante della tua auto, che guidi e poi ad un certo punto l'auto si ferma all'improvviso perché il carburante è appena finito. Man mano che utilizziamo il petrolio più estraibile economicamente, diventerà progressivamente sempre più costoso. Quando diventerà abbastanza costoso, ne useremo sempre meno. Ci sono molte alternative al petrolio, è solo che il petrolio è molto più economico. Una volta che sarà abbastanza costoso, verrà gradualmente sostituito, prima dove è più facile farlo.
Per i viaggi aerei il petrolio è molto più difficile (con la tecnologia attuale quasi impossibile) da sostituire, quindi il petrolio sarà probabilmente usato più a lungo e durerà più a lungo perché altre industrie ne useranno meno. Dopodiché, o verranno scoperte alcune tecnologie attualmente inconcepibili, oppure continueremo a utilizzare oli estratti con altri mezzi, forse da [raccolti] (https://en.wikipedia.org/wiki/Rapeseed).
Cordiali saluti, se inizi un post con "Non puramente sull'argomento", probabilmente dovrebbe essere un commento non una risposta. Ho capito però che non hai la reputazione di fare un commento.
@vsz Il tuo potrebbe essere il commento più trumpiano che abbia mai letto sullo stack exchange. Per utilizzare le tue affermazioni contro di te: se il petrolio non sarà mai completamente sparito ... allora perché dovrebbe essere sostituito ???? Indovinami questo. Le cose sono finite. E ovviamente le riserve di petrolio saranno esaurite. Anche il carbone, se fossimo così stupidi da usarlo, durerà solo 400 anni. La tua pericolosa religione basata sui combustibili fossili è l'unica ideologia che ci genocida. A cominciare dai poveri, ovviamente.
@GwenKillerby Penso solo che tu non sia a conoscenza della * scala * dei numeri coinvolti. Un grande aereo di linea produce nell'ordine di 300.000 cavalli. Puoi cercare o calcolare tu stesso quanto è grande un'area di collettore solare che sarebbe necessaria per generare tanta potenza.
-1
ciao @GwenKillerby! - bisogno di agitarsi. (1) l'esperimento SolarImpulse è un fantastico esempio di come ....... deve essere assolutamente piccolo / lento un velivolo solare! (2) diciamo che la discussione riguarda * solo * l'integrazione di *** solo ** i generatori elettrici * su un aereo di linea, utilizzando l'energia solare. Ancora una volta, è completamente, totalmente fuori scala. I pannelli solari sono una tecnologia incredibilmente intelligente per certe cose, ma assolutamente fuori questione per gli aerei di linea.
@GwenKillerby: Prima di lanciare insulti personali in giro, per favore impara a leggere in modo completo, invece di concentrarti solo su due parole fuori contesto. Il problema principale con il petrolio NON è che un giorno sarà completamente esaurito (e non lo farà, perché man mano che si esauriranno le scorte di facile accesso, diventerà sempre più costoso, fino al punto non sarà più economico estrarre). In realtà, se ci fossero più riserve di petrolio, saremmo in guai molto più profondi, poiché diventerebbe più costoso molto più tardi.
Jerry Sweeton
2019-04-05 01:13:29 UTC
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Una volta ho lavorato per un'azienda che produceva elettronica per aerei commerciali (stampanti per ponte di volo, switch Ethernet, registratori di carte digitali).

Oltre a ciò che altri hanno menzionato in questo thread, devi anche tenere conto del fatto che se un prodotto è fabbricato per aeromobili negli Stati Uniti, deve essere conforme a AS9100 e FAR, e qualunque sia lo standard che l'UE sta utilizzando al giorno d'oggi. Ciò include test rigorosi per garantire che non solo il dispositivo sia sicuro, ma anche che non interferisca con nessuno dei sistemi critici del velivolo.

In che modo questo è collegato alla domanda? L'energia solare è una fonte di elettricità piuttosto semplice da affrontare rispetto a tutto il resto, soprattutto rispetto a un generatore.
Jim Horn
2019-04-06 01:13:07 UTC
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Una considerazione che rende gli aerei solari meno fattibili è che la cifra di 1kw / m2 è per la luce solare che colpisce il quadrato del pannello solare, cioè perpendicolare al pannello. A meno che tu non stia volando ai tropici a mezzogiorno, le ali di un aereo non lo faranno. La loro insolazione (la quantità di energia dalla luce solare) diminuisce con il coseno dell'angolo dall'incidenza verticale.

Per quanto riguarda il raddoppio dell'apertura alare di 747 per due posti, quanti passeggeri si accontenteranno di una velocità di volo di 45 MPH / 39 nodi / 72 km / h (ovvero da New York a Londra in 77 ore se no vento contrario)?

ma Jim - TUTTI avrebbero un posto vicino al finestrino


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 4.0 con cui è distribuito.
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