di  -  lunedì 19 gennaio 2015

Come promesso la scorsa settimana, la rubrica Energia e Futuro ha ripreso le pubblicazioni “ordinarie” (sebbene non mi senta di garantire ai lettori una regolarità assoluta delle pubblicazioni ), e per il post odierno andiamo a parlare, o meglio, ri-parlare di un particolare velivolo che ha già fatto parlare di se… sto parlando di SolarImpulse.

IL PROGETTO SOLARIMPULSE E LE SUE EVOLUZIONI

SolarImpulse è il frutto di un progetto (link alla pagina web ufficiale) fortemente voluto da Bertrand Picard, personaggio il cui cognome è noto da tantissimo tempo grazie alla sua celebre progenie, al quale si sono aggiunti diversi sponsor e partner tecnici che ne hanno reso possibile lo sviluppo ed i successi finora raccolti, tra i quali si annoverano la più alta quota mai raggiunta da un velivolo alimentato ad energia solare, così come la maggiore durata per un volo non-stop per questa classe di velivoli.

Dal primo volo del 7 Aprile 2010 (velivolo denominato HB-SIA) il team che sviluppa il velivolo ha lavorato alacremente per svilupparlo e testarlo, e negli anni seguenti sono stati svolti il primo volo giorno/notte, nel quale il velivolo ha volato per oltre 26 ore senza sosta, utilizzando l’energia accumulata durante il giorno per il funzionamento notturno dei motori.

I dati raccolti durante le prime sperimentazioni hanno permesso di realizzare un secondo velivolo, la cui denominazione è HB-SIB, indicato anche come SolarImpulse 2, il quale dovrà circumnavigare il globo terrestre in un viaggio in più tappe (per consentire la sostituzione del pilota) che dovrebbe iniziare nel Marzo di quest’anno e terminare dopo circa cinque mesi dalla partenza (inizi di Marzo – fine Luglio), riguardo alla quale non è ancora stata definita la località.

SOLARIMPULSE 1 VS SOLARIMPULSE 2

Sebbene a prima vista i due velivoli siano molto simili in quanto a dimensioni geometriche, alcune differenze:

SolarImpulse 1

  • Apertura alare: 63.40 m
  • N°di celle fotovoltaiche sul velivolo: 12000 celle
  • Potenza nominale prodotta: 30kW elettrici
  • N° motori: 4 x 10 hp (7.35kW) per una potenza complessiva pari a 40 hp (29.40 kW)
  • Peso del velivolo: 1600 kg

SolarImpulse 2

  • Apertura alare: 72 m
  • N°di celle fotovoltaiche sul velivolo: oltre 17000 celle
  • Densità di potenza: 4 x 260Wh/kg
  • Peso complessivo batterie: 633 kg
  • N° motori: 4 x 17,5 cv (12,87 kW) per una potenza complessiva superiore a 51 kW
  • Peso del velivolo: 2300 kg

Come si può comprendere dai dettagli tecnici esposti, il nuovo velivolo dispone di una maggiore superficie alare che permette un maggior numero di celle fotovoltaiche installate (non ho però trovato informazioni circa la lunghezza delle due fusoliere), ed inoltre il maggiore peso evidenzia una maggiore capacità delle batterie installate, necessaria sia per migliorare l’autonomia che per alimentare i nuovi motori di potenza superiore rispetto a quelli installati su SolarImpulse 1.

SOLARIMPULSE – CONSIDERAZIONI

Al di là della grande sfida tecnologica ed umana dietro a questo progetto, è lecito chiedersi ora come cinque anni fa quale sia il “significato” di tale attività, e sostanzialmente le mie considerazioni sono le stesse che feci nel precedente post su SolarImpulse.

 

Scrivevo:

E’ indubbio da un punto di vista ingegneristico l’elevato livello di cura del progetto, in quanto i parametri da ottimizzare risultavano piuttosto non convenzionali, pertanto da un punto di vista della “sfida tecnologica” il valore di SolarImpulse è elevato, inoltre la successiva trasvolata che permetterà (confidando nel successo dell’impresa) di compiere il giro del mondo con scalo rappresenterà da un punto di vista tecnico un grande successo, ma nella realtà quanto è possibile ipotizzare uno scenario di aerei propulsi ad energia solare?

La risposta che diedi a questa domanda è la stessa che mi trovo a dare oggi, ovvero:

La risposta è semplice e prescinde dallo sviluppo delle tecnologie utilizzate da SolarImpulse, che per quanto sofisticate non rappresentano però un qualcosa di realmente innovativo, e tale risposta è negativa.

Innanzitutto l’impiego di motori elettrici limita la propulsione al tipo “ad elica” con tutti i limiti in termini di velocità che ne conseguono, ed è ben evidente come l’aviazione nella sua totalità abbia sostituito la propulsione ad elica con le più vantaggiose turbina a gas (nelle varie versioni TurboFan e TurboJet), relegando la propulsione ad elica all’impiego nei piccoli velivoli da turismo.

L’impiego di soluzioni elettriche capaci di creare un getto non è impossibile, ma la generazione di un flusso fortemente accelerato (ed in assenza di combustione tale flusso dovrebbe essere di sola aria) richiede la ionizzazione del fluido con un elevatissimo consumo elettrico, non comparabile con l’esigua potenza producibile nonostante una elevata superficie esposta.

Un ulteriore limite consiste appunto nella ridotta produzione energetica (senza dimenticare i problemi relativi alle nuvole, perlomeno finché l’aereo non viaggia ad una quota sufficientemente elevata da volare sopra di esse) e nella necessità di portare un carico “pagante” (merci o passeggeri) più elevato possibile, con incrementi di peso tali da richiedere una potenza molto più elevata per i motori, potenza che non è possibile generare.

Alla luce dell’attualità di quanto scrissi in passato, trovo che anche le conclusioni di allora siano più che attuali, ma vi risparmio il virgolettato…

CONCLUSIONI

Da quanto esposto risulta evidente come un progetto di tale genere rappresenti nulla più di un esperimento, una sfida tecnologica e di ingegneria, oltre che un grande evento mediatico e pubblicitario, ma dal punto di vista pratico non fornisce un reale contributo per risolvere i problemi legati al trasporto aereo (intesi in termini di emissioni inquinanti), ma risulta comunque una impresa affascinante che sarà interessante seguire con rispetto ed ammirazione per il coraggio un po’ “pionieristico” di questo team.

Ci vediamo lunedì prossimo, sempre su AppuntiDigitali, sempre con la nostra rubrica Energia e Futuro.

10 Commenti »

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  • # 1
    ares17
     scrive: 

    Il mio sogno è stato da molti anni vedere dei cargo volanti e cargo da crociera.
    giganteschi dirigili ad energia solare che con atterrano mai e tutti i trasferimenti di merce e passeggeri fatti tra piloni di acciaio con montacarichi.
    onestamente non saprei se fosse economico tale tipo di trasporto (considerando che la propulsione servirebbe solo allo spostamento e non al volo vero e proprio).
    Sono l’unico ad aver avuto questa idea?

  • # 2
    Simone Serra (Autore del post)
     scrive: 

    i dirigibili sono stati usati ampiamente in passato, ma da una parte l’incidente dello Zeppelin (e mi pare che non fosse stato l’unico) e dall’altra la grande lentezza del mezzo (e le dimensioni in proporzione al payload), unita alla necessità di enormi hangar ed aree aperte per la sosta dei dirigibili ne hanno di fatto relegato l’utilizzo a situazioni marginali, spesso legate a veicoli pubblicitari (celebre quello Goodyear).

    Da un punto di vista puramente tecnico c’è da segnalare che la propulsione elettrica avrebbe sicuramente più senso proprio su un dirigibile che su un aereo, proprio in virtù della ridotta potenza necessaria per il primo, unita all’elevata superficie disponibile per i pannelli (che dovrebbero necessariamente essere di tipo a film sottile, scarsamente efficienti ma estremamente flessibili)

  • # 3
    ares17
     scrive: 

    @Simone
    L’hindenbelg (mi sembra che si scrivi così) Zeppelin a causa dei costi per reperire l’elio usava idrogeno (questo fu la causa dell’incendio-esplosione).
    Un dirigibile come lo intendo io non dovrebbe avere la classica forma a pallone, quanto piuttosto una forma di ciotolo (possibile grazie all’uso non della tela ma di polimeri rigidi) e permettere l’uso di pannelli classici e non a film.
    per il resto d’accordo con te, anche se la navigazione (o meglio il volo) dovrebbe seguire le rotte dei venti (ad inizio secolo scorso non si conoscevano) a tutto vantaggio della maggior velocità di crociera.
    per il resto continuo a sognare un mezzo di trasporto rapido (navigazione quasi in linea retta), con zero costi carburante (o quasi) ed ad impatto zero.

  • # 4
    Simone Serra (Autore del post)
     scrive: 

    Indubbiamente la scelta dell’idrogeno fu un grave errore da cui si apprese la lezione, ma il peso dell’incidente lasciò un certo condizionamento… riguardo la tua idea (con le spiegazioni aggiunte nel tuo ultimo commento) trovo che essa sia interessante, ed in effetti potrebbe anche avere un certo campo di applicazione, anche perché se ricordi le avventure in pallone aerostatico più recenti (Betrand Piccard & Brian Jones nel 1999 e Steve Fosset nel 2002) si possono raggiungere velocità interessanti semplicemente sfruttando i venti ad una certa quota, però resta sempre il problema del payload in aggiunta a diversi problemi operativi… l’idea è sicuramente interessante (e meriterebbe di venire sperimentata, quantomeno quanto SolarImpulse) ma i problemi intorno ad essa rendono i “sistemi tradizionali” nettamente più efficaci

  • # 5
    Pozzame
     scrive: 

    Il problema è che se non li fanno pieni di idrogeno li devono riempire di elio, e il quasi unico produttore di elio è gli USA (90% della produzione mondiale).

    Una considerazione sugli aerei cargo elettrici:
    Se le batterie fossero caricate al massimo prima del decollo, potrebebro fornire energia sufficiente alla fase di decollo e raggiungimento della quota anche con un payload importante, poi la crocera e l’atterraggio si possono fare tranquillamente con l’energia generata dalle sole celle.
    Ho ragione?

  • # 6
    Simone Serra (Autore del post)
     scrive: 

    @ Pozzame

    Se il problema fosse l’elio sarebbe un non problema, perché altre aziende sorgerebbero se ci fosse un certo interesse…

    Sui cargo elettrici: il punto è la potenza in gioco e la necessità di produrre portanza, perché se l’aereo non avanza non produce portanza, e per avanzare o “galleggia” come un pallone aerostatico o “vola” come un aereo… le celle per molte che possano essere producono sempre potenze irrisorie, e SolarImpulse da questo punto di vista estremizza un po’ tutti i concetti per farsela bastare, ma 2000kg o poco più di SolarImpulse non sono nemmeno il carico delle valige imbarcate in un Airbus A380 (aereo paragonabile per apertura alare)…

  • # 7
    ares17
     scrive: 

    https://www.youtube.com/watch?x-yt-cl=84359240&feature=player_embedded&v=CKAyJ3zKTus&x-yt-ts=1421782837

    qualcosa si muove, anche e non a energia solare.
    ma una volta ottimizzato credo che si possa passare all’ibrido e forse dopo al solo solare

  • # 8
    flo
     scrive: 

    L’elio è piuttosto costoso,esiste il problema della dispersione e del rabbocco però per me è la soluzione migliore.
    tempo fa stavo pensando a un’alternativa ai quadricotteri però realizzati sfruttando un pallone a elio per avere tempi di volo più interessanti. ….

  • # 9
    Mark
     scrive: 

    Chiedo scusa se commento con tanto ritardo, ma sono inciampato in questa articolo per caso stasera.
    Non capisco affatto come l’autore maturi questa affermazione:
    “Innanzitutto l’impiego di motori elettrici limita la propulsione al tipo “ad elica” con tutti i limiti in termini di velocità che ne conseguono, ed è ben evidente come l’aviazione nella sua totalità abbia sostituito la propulsione ad elica con le più vantaggiose turbina a gas (nelle varie versioni TurboFan e TurboJet), relegando la propulsione ad elica all’impiego nei piccoli velivoli da turismo.”
    Esistono moltissimi velivoli con propulsione ad elica, inclusi trasporti di medie dimensioni come i quadrimotori Airbus A400, Lockeed Hercules C130 e il bimotore italiano C27, mentre nel trasporto regionale il settore è in larga parte in mano all’italo-francese ATR con i suoi bimotori ATR42 e ATR72 (circa 40 / 75 passeggeri). Comprendo che sia improbabile motorizzarli a energia solare, ma migliaia di droni da osservazione e rilievo civile e militare utilizzano l’elica e avrebbero grandi vantaggi di autonomia nel passare a energia solare ed esperimenti in tal senso sono già avvenuti e promettono molto bene. In tale contesto l’affermazione nell’articolo è certamente imprecisa e fuorviante, al punto da riportare al solito cliché dei dirigibili (per inciso, non ne vedrete mai più il loro ritorno, sono morti e sepolti dalla polvere dell’evoluzione tecnologica aeronautica). Buona giornata

  • # 10
    Simone Serra (Autore del post)
     scrive: 

    @ Mark

    il discorso che citi riprende è la citazione di un vecchio post, pertanto è facilmente fraintendibile se letto a se stante… il riferimento sulla “totalità” è basato sull’aeronautica come la conosciamo oggi, perché è vero che aerei ad elica non da turismo ne esistono, ma è innegabile che essi siano oramai notevolmente marginali rispetto agli aerei “a reazione”.

    In campo militre la situazione è più complessa, ma sostanzialmente perché le problematiche da affrontare sono differenti, ma comunque tutto il discorso (citazione inclusa) voleva evidenziare come la soluzione solare era limitata alla propulsione ad elica, a sua volta molto limitata nel campo di impiego moderni, e pertanto tutto questo progetto avrà a mio parere un ben moderato sviluppo pratico.

    Sui droni sono altrettanto scettico, perché ‘elica rappresenta uno straordinario strumento, ma il punto debole è e resterà il sistema di captazione dell’energia solare

    Giusto per inciso, ho scritto una lunga serie sull’aeronutica in questa rubrica, partendo proprio dalla propulsione ad elica sino ad arrivare alla propulsione per applicazioni aerospaziali

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