太阳能飞机储能是难题(图)
世界首架太阳能飞机
全球第一架可以昼夜飞行的太阳能飞机“阳光动力”，近日成功完成首次试飞。计划2012年由中国开始它的环球之旅。今年世博会期间，它的模型还将在中国馆、瑞士馆、比利时—欧盟馆3个场馆同时亮相。“阳光动力”首席执行官安德烈·博尔施博格表示，由于长达14个小时是需要使用电池飞行的，因此储能是最大技术难题。
重量仅相当于家用汽车
这架太阳能飞机耗资1亿美元，合作伙伴来自7个国家，凝聚了最新科技成果。机身由超轻碳纤维复合材料制成，翼展长达63.4米，堪比一架波音747-400。然而，拥有如此大翅膀的飞机，即使包括飞行员在内，其重量仅相当于一辆普通家用汽车，只需两个成年人便可将其骨架抬起。
每平方米的太阳能板经过损耗后提供的能量只有30W，仅能提供一个电灯泡的电力。“阳光动力”飞机有200平方米太阳能板，也就相当于一颗挂着200个电灯泡的圣诞树，和一辆电动摩托车电力相当。这些电力不仅要维持飞机起飞，还要保证在夜晚的飞行，技术难度极高。
真正实现昼夜飞行
白天，“阳光动力”可以上升到9000米的高空，以平均每小时70公里的速度飞行，再将多余的太阳能电力储存到高性能蓄电池中。到了晚上，重达400公斤的聚合锂电池把白天的太阳能转换成电能，可供飞机夜间持续飞行8小时。由于碳纤维复合材料具备耐热性高的优点，飞行员可将白天飞行高度保持在8500到9000米之间，从而达到最佳的空气动力学效率和太阳能利用率。到了晚上，飞行高度逐渐降至1500米左右，也可以减少耗电量，日出之后，飞机才重新回到高空进行“充电”。
“阳光动力”宽阔的机翼上装有11628块太阳能电池板，能为4台发动机提供充足的动力，每台发动机的最大功率为10马力。
14个小时使用电池
为了提高安全系数，项目小组为飞行员提供了一系列高科技装备。例如专用的智能马甲不仅具备防寒功能，而且与导航设备相连。一旦飞机与预定航向偏离5度以上，马甲便会发出强力脉冲以唤醒沉睡中的飞行员。此外，电池组表面的保温层可以阻止热量散失，从而确保蓄电装置在8500米高空、零下40摄氏度的恶劣环境中维持正常运行。
“阳光动力”首席执行官安德烈·博尔施博格透露，当前飞机使用的光伏面板，转换效率大约为20%，飞机必须飞到9000米的高空才能吸取足够的光热。如果进行环球飞行，正处于北半球夏天，日照时间更长，但由于太阳升降期间与地平线形成的角度偏低，光伏面板其实无法在整个白天都吸取到光热。“有长达14个小时是需要使用电池储能飞行的，若电池有问题或储能不足，飞机不排除坠毁的可能。”因此，即使在2012年实现环球飞行，要真正令太阳能飞机商用化，还是前路漫漫。要么太阳能电池得到新的发展，使得动力得到增加；要么改造所有机场保证其起降。这或许才是飞机作为太阳能应用的终极挑战。
环球飞行将从中国始发
根据目前的计划，2012年“阳光动力”将从中国开始其环球之旅，随后是日本、美国和欧洲。具体的飞行路线和时间并未最终确定。太阳能飞机的飞行受天气影响很大。“飞机必须向着太阳飞翔，避免大风、大雾甚至下雨的天气。”安德烈·博尔施博格表示，“阳光动力”背后的专家团队中还有资深的气象专家，专为飞行预测天气情况。
与目前大多数太阳能飞机都是无人机不同，“阳光动力”能够容纳1名飞行员。尽管只有1个人，但这比无人机要难得多，是一个重大的突破。2012年进行环球旅行时，新飞机有望安排两个座位。
至于太阳能飞机何时能像商用客机一样搭乘许多旅客，现在还未可知。专家表示，“新能源究竟何时能够替代特种燃料，目前还没有确定的时间表。”
