Quest’oggi non verrà rispettata la “scaletta” che prevedeva la continuazione dei post sul tema dell’Energia Idroelettrica per parlare di un argomento che è stato oggetto di molte news nelle precedenti due settimane, ovvero del primo volo “ad Energia Solare” e del progetto SolarImpulse.
Questo post non giunge tempestivo con l’evento, ma essendo AppuntiDigitali un blog più di approfondimenti e riflessioni che di notizie in real time (e perlopiù composto da autori che non sono giornalisti di professione e che quindi dedicano degli spazi presi dal proprio tempo libero per la realizzazione dei post) spero che i lettori perdoneranno il non avere scritto un post a riguardo in precedenza.
SOLARIMPULSE – L’EVENTO
Il 7 Aprile 2010, alle ore 10:30 locali dall’aeroporto militare Svizzero di Payerne è avvenuto il primo decollo ufficiale del prototipo SolarImpulse, ovvero del primo velivolo propulso esclusivamente mediante l’impiego di energia solare.
Il velivolo ha raggiunto la quota operativa di 1000 metri dal suolo ed ha viaggiato ad una velocità di avanzamento di circa 50 km/h.
Lo scopo del volo (preceduto in passato da brevi test di volo preliminari a quote contenute a poche centinaia di metri dal suolo) è stato quello di verificare il corretto funzionamento del velivolo e di valutare la sua maneggevolezza.
Dalle dichiarazioni successive all’atterraggio la soddisfazione di tutto il team è stata evidente, e successivi voli di prova verranno effettuati con l’intento di preparare le soluzioni necessarie alla realizzazione di un modello biposto con il quale verrà tentato il giro del mondo in cinque tappe dall’aviatore Bertrand Picard, sulla cui celebre progenie credo non sia necessario spendere parole.
Tale evento ha richiamato i media di tutto il mondo e la risonanza mediatica dell’evento è stata notevole, ed in questo post per la rubrica Energia e Futuro andremo ad esaminare le caratteristiche di SolarImpulse e comprendere meglio, al di là del forte messaggio dato da questo evento, la reale validità di tale sistema propulsivo in un’ottica concreta del trasporto aereo.
SOLARIMPULSE – IL VELIVOLO
Il velivolo è caratterizzato da misure imponenti in quanto ad apertura alare (63.40 m) ed estremamente contenute in quanto al peso (1600 kg).
Il dorso dei profili alari ed i piani di coda risultano quasi interamente (ad eccezione degli impennaggi) ricoperti da celle fotovoltaiche (12000 celle) per una potenza solare nominale prodotta pari a circa 30kW elettrici.
La propulsione è delegata a quattro motori elettrici ciascuno di potenza pari a 10 hp (7.35kW) per una potenza complessiva pari a 40 hp (29.40 kW) e la velocità del velivolo si è attestata intorno ai 50km/h.
Una immagine che compara le dimensioni di SolarImpulse con un Airbus A340 permette di valutare visivamente l’imponenza e contemporaneamente l’esilità di questo particolare velivolo:
La prima cosa che si nota è l’enorme superficie alare comparata alla fusoliera, con una proporzione tipica dei velivoli destinati al volo planato.
SOLARIMPULSE – CONSIDERAZIONI
E’ spontaneo chiedersi quale “significato” tale volo mira ad acquisire, ed a tale scopo è possibile sviluppare alcune riflessioni.
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 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.
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 pò “pionieristico” di questo team.
Ci vediamo lunedì prossimo, sempre su AppuntiDigitali, sempre con la nostra rubrica Energia e Futuro, dove riprenderemo il discorso sull’Energia Idroelettrica.
Accidenti che razza di ali!
Non ho capito se era pilotato o telecomandato
Errore?
“La propulsione è delegata a quattro motori elettrici ciascuno di potenza pari a 10 hp (7.35kW) per una potenza complessiva pari a 40 hp (29.40 kW) e la velocità del velivolo si è attestata intorno ai 50km/h.”
Penso siano i 50m/s scritti sopra, la vedo dura sennò ;)
Credo proprio che invece il sito abbia riportato un valore corretto.
Andare a 50m/s equivale a dire 180km/h, che mi sembra eccessivo per un tale velivolo sia per l’apertura alare/peso esiguo che per la potenza erogata da 40hp che spostano una tonnellata e mezzo.
50Km/h è molto più verosimile, potendo contare su un profilo alare ad alta efficienza e basso cx.
Io invece trovo che il mezzo potrebbe trovare applicazioni commerciali utilissime.
Aerei di questo tipo senzqa pilota potrebbero servire per sostituire in parte i satelliti.
Viaggiando sopra le nuvole a pochi km di altezza potrebbe trasmettere segnali con piccolissimi ritardi di trasmissione oppure potrebbe monitorare con telecamere la superficie terrestre.
Alimentandosi con l’energia solare potrebbe rimanere in volo per mesi senza alcuna manutenzione.
Non è vero che l’aviazione abbia messo in pensione le eliche.
Ci sono parecchi turboelica (comandati da turbine), sia civili che militari, in servizio attivo come ATR42 e 72, G222, C130, ecc.
Sono più lenti e volano più bassi dei jet, quindi di solito si usano su distanza più brevi.
nessuno menziona il fatto che sto trabicolo sia grande quanto un airbus e porti 2 persone lol
secondo me e’ l’emblema di quanto fallimentare sia il fotovoltaico con le tecnologie attuali, altro che successo… nemmeno x il trasporto puoi usarlo, cosa trasporti 2 uova? a che prezzo poi?
Le eliche sono per ora l’organo spingente con il rendimento di spinta e rapporto di Bypass più elevati, quindi pur non raggiungendo le medesime velocità dei turbofan (lasciamo da parte i turbogetti che sono veramente in estinzione) riescono a garantire minori consumi specifici (TSFC e EBSFC) e design più compatti (e spesso maggior semplicità costruttiva) oltre ad un maggior rendimento di spinta.
[se vi interessano tali parametri li posso spiegare]
Riguardo all’applicazione elettrica il problema rimane la fonte, se tale fonte (in questo caso i pannelli solari) non riesce a fornire una potenza elettrica adeguata, tanto vale realizzare un aliante.
Puntualizzando su discorso velocità, 50Km/h è il valore corretto, considerando oltretutto la superficie alare del velivolo, che ad occhio è 2/3 di quella dell’A340…. senz’altro più peso….
@ Marchingegno
La velocità di 50m/s è un mio errore… sono km/h… e si riferiva perlopiù al distacco, non ho letto a quale velocità effettiva abbia poi volato ma l’impressione è stata che non si sia discostata molto da 50km/h… (ora correggo) la velocità di crociera di progetto è di 70km/h come indicato nello stesso sito.
SolarImpulse era pilotato (non da Picard ma dal collaudatore).
@ May81
Quelle applicazioni che indichi sono di nicchia, io mi riferivo al trasporto aereo massivo, una applicazione la si trova sempre.
@ StefanoA
L’uso che ad oggi si fa dell’elica è davvero ridottissimo se paragonato con i TurboFan/Jet, aerei da turismo e poco più… ATR42/72 sono piccoli aerei delegati al collegamento tra brevi distanze e spesso impiegati perché in tali scali minori le piste sono troppo brevi e sono necessari aerei STOL, quali appunto gli ATR, mentre G222 e C130 sono aerei militari (anch’essi STOL) e come tali meritano un discorso a parte
@ floc
Nelle considerazioni ho proprio discusso delle problematiche che evidenzi, anche se non mi sono dilungato più di tanto…
@ yankeeone
Le eliche sono dispositivi affascinanti e fluidodinamicamente ottime, ma i limiti che le caratterizzano in termini di velocità sostenibile sono purtroppo insormontabili e non compensano i loro pregi nell’utilizzo su lunghe distanze… ma si sono comunque ricavate una nicchia dove le loro qualità è premiante… la superficie alare è la stessa (centimetro più, centimetro meno)
L’aeroporto Svizzero è Payerne non Payenne
@ Yari
Correggo subito
Applicazioni militari ne vedo a bizzeffe .. immaginate un drone, che vola ad alta quota, senza dover atterrare *mai*.
Accidenti, “a occhio” non mi sembrava possibile che si potesse volare a 50kmh, ma effettivamente, pensandoci meglio, i fratelli Wright non avevano chissà che mezzi.
Poi leggendo sopra 50m/s non mi ero preso nemmeno la briga di controllare e avevo ipotizzato che fosse quella la velocità giusta… pardon :)
… pardon 50km/h :D
Il volo di massa o per commercio con aerei che vanno ad energia solare è per ora un sogno. Gli attuali pannelli solari non sono in grado di sostenere la richiesta energetica di un aereo da trasporto, avrebbero bisogno di una superficie enorme…e quindi un enorme peso e via col circolo vizioso. Non è neanche possibile fare aerei a batteria come le auto sempre per i vincoli di peso, purtroppo il trasporto aereo e navale nei prossimi 20-30 anni anche se l’elettrico entrerà con forza nel mondo automotive, non sarà ancora in grado di sotituire questo tipo di trasporto.
A meno di invenzioni geniali rivoluzionarie…ma niente ne sta facendo presupporre l’ingresso a breve.
Questo tipo di eventi serve ad affinare tecniche ingegneristiche e pubblicizzare le energie pulite, non molto più che un esercizio di stile insomma :-)
IMHO 50 Km/h sono praticamente inutili: se tira un po di vento contrario l’aereo in pratica rimane fermo sul posto !
Detto questo.. sono assolutamente favorevole alle sperimentazioni, ma questa mi pare decisamente un buco nell’acqua.
Volevo segnalare un altro velivolo ad energia solare del Politecnico di Torino. Si chiama Heliplat ed è un UAV.
mah, i limiti sono proprio nella mancanza di potenza e dunque nella velocità che rende di fatto inutilizzabile il velivolo in tutta una serie di situazioni. lasciamo perdere in caso di pioggia o comunque cielo coperto, sarebbe il meno. il vero problema è che se vai così piano potresti non riuscire a contrastare la velocità del vento, soprattutto in quota e quindi non riuscire ad andare da A a B. se hai un vento contrario di 30 km/h stai procedendo a 20 km/h rispetto ad una destinazione terrestre… questo significa che non riesci ad arrivarci prima che faccia notte. senza contare poi che a quella velocità l’unico uso proponibile non è certo per le transvolate (per cui normalmente si usano aerei di queste dimensioni) ma un uso per brevi tratti dove il suo ingombro rappresenta un grosso problema.
totalmente inutile, non riesco a pensare ad alcun uso pratico. come aereo spia è troppo fiacco, non sarebbe poi in grado di volare dove l’aria è troppo rarefatta…
e purtroppo non va bene nemmeno come combo… un aereo ibrido che utilizzi i pannelli per planare con grande efficienza e un motore convenzionale per raggiungere una quota utile sarebbe comunque limitato dall’ingombro eccessivo e dall’ala abnorme che oltre a offrire grande portanza da molta resistenza all’avanzamento. insomma questo aereo è costruito per andare a quella velocità e non di più. bisognerebbe trovare la forma perfetta per un volo a 150-200km/h che permetta capacità di salire facilmente con un motore e di planare, sempre a queste velocità con i motori elettrici e pannelli… ma anche così dubito che sia più pratico e che possa costare meno e essere più efficiente di un semplice turboelica…
questo progetto era stato recensito in modo spettacolare sulla rivista Wired di qualche mese fa ;)
Quando il saggio indica la luna, lo stolto guarda il dito.
Non dimentichiamoci che un aereo di questo tipo non può volare con venti sostenuti (non parliamo poi con cielo nuvoloso), per cui non vedo alcun tipo di applicazione pratica.
Complimenti comunque agli ingegneri per questa dimostrazione, che però tale rimane.
1857 Joseph Gayetty inventa la carta igienica
L’uomo d’affari americano inventa questo prodotto, presentato a pacchi a fogli singoli, ma non riesce a trovare acquirenti a causa dell’elevata concorrenza di vecchi libri, cataloghi, giornali, all’epoca la miniera più feconda di carta per uso igienico
@ roberto
quelli erano tempi più civili dove la carta si riciclava, non come adesso che abbattiamo alberi su alberi per il piacere dei nostri culi…
Beh… non si vede un’applicazione pratica adesso…
La ricerca non è finalizzata solo all’applicazione pratica (si guardi agli sport di motori ad esempio), può essere fine a se stessa e eventualmente tra un po’ di anni qualcuno troverà un utilità.
Intanto han dimostrato che si può volare con un aereo ricoperto di pannelli solari. I fratelli Wright mica pensavano agli aerei che circolano adesso quando han fatto il primo volo.
Io non lo vedo come un punto di arrivo, ma come un punto di partenza per sviluppare altre tecnologie, ad esempio dei pannelli solari più efficenti e meno costosi.
“Applicazioni militari ne vedo a bizzeffe .. immaginate un drone, che vola ad alta quota, senza dover atterrare *mai*.”
Sono del parere opposto.
Sicuramente non potrebbe portare grandi pesi quindi niente bombe.
Troppo lento quindi niente attacchi al suolo.
Ali troppo grosse quindi risulterebbe subito visibile e facilmente abbattibile.
Niente armi laser perchè dovrebbero essere alimentate e se hanno dovuto montare pannelli perfino sulla coda vuol dire che di energia ce n’è poca.
Si potrebbe al massimo utilizzare in uno scenario di bombardamento chimico (del tipo “butta la fialetta che pesa poco e ne ammazzi tanti”) ma credo che a Ginevra abrebbero qualcosa in contrario (anche se tutte le belle parole spese contro il disarmo nucleare mi portano a pensare che hanno trovato di meglio per fare danno)
bello come esperimento.. non è il primo.. ricordo che anni fa ce ne era uno con un uomo dentro se non ricordo male.. enorme pure quello..
ma per il trasporto di anche solo 20 persone è impossibile oggi e anche domani.. la potenza necessaria per alzare 20 persone (1600 kg) più i loro bagagli (20x20kg) più i sedili (20x30kg) + tutto quello che ci sta attorno (diciamo 10 ton in tutto ?) fa si che anche se avessimo una resa di 0.5 kw/m2 si parlerebbe di un oggetto enorme e pertanto lentissimo.. quindi fragile e pericolo .. un colpo di vento forte lo spezzerebbe..
bel giocatolo.. e probabilmente verrà sfruttato in qualche campo la sua ricerca.. ma da qua a risolvere i problemi di trasporto aereo.. quanti m2 di ali FV ci vorrebbero per far andare un A800 o un 747 ? -.-
E’ un esperimento assai utile. Bisogna provare qualcosa di basilare prima di spingersi oltre e questa prova conferma che è possibile utilizzare velivoli a consumo quasi nullo per specifici compiti, tanto per cominciare.
Si può munire il velivolo di un propulsore ausiliario tradizionale, a pistoni o altra tecnologia, che fornisca la spinta necessaria quando non è sufficiente quella fornita dall’energia proveniente delle celle solari, per cambiare o raggiungere quota. Si può mantenere il velivolo al di sopra le nubi o le perturbazioni minimizzando la necessità d’intervento del motore ausiliario. Le possibilità d’impiego sono tante e col tempo il miglioramento tecnologico estenderà l’uso di velivoli siffatti e li renderà più convenienti economicamente.
ma come farebbe un aereo del genere ad alta quota a non atterrare mai? quando fa notte che si inventa? e poi in alta quota avrebbe bisogno di un’ala ancora più grossa e non credo che l’elica sia molto efficiente. direi che le limitazioni sono piuttosto pesanti… per non parlare del fatto che a quella quota e a quella velocità probabilmente viaggerebbe alla cieca senza possibilità di contrastare i venti, non andrebbe mai dove voluto
comunque io avrei rispolverato la vecchia sagoma del B2, l’ala volante, probabilmente era più efficiente per questo esperimento, al limite avrebbe potuto montare più motori, anche se la stabilità è più complicata…
c’è poi da valutare il fatto che non è che il solo è sempre a picco sulle ali, dunque non sempre si può avere la massima potenza dai propulsori…
Ragazzi, concordo con tutti i vostri commenti ma nessuno è un tantino più lungimirante? Ancora la tecnologia fotovoltaica è immatura ed evidentemente insufficiente ad alimentare un aereo per applicazioni civili-commerciali e militari (già per la ricerca va benone questo, riempitelo di sensori e vedete che comodità portare quei sensori dove si vuole senza mai farli scendere). La settimana scorsa sono stato al museo dell’aviazione di Washington, lo Smitthsonian e ho visto il prototipo Helios della NASA, a occhio mi è sembrato più piccolo di questo è un progetto del 2007 e faceva 30.000m di quota! Possibile che a distanza di 3 anni questo ha fatto un passo indietro? Ancora putroppo le celle fotovoltaiche hanno un basso rendimento ma immaginate che il rendimento delle celle arrivi intorno al 50% (siamo interno al 25 e alcune università hanno fatto prototopi con un rendimento del 40%) questo vuol dire superficie alare inferiore e velocità di crociera più alte. E poi c’è da fare una considerazione sugli accumulatori, anche questi ancora deludenti, però se migliorassero in rapporto potenza/peso darebbero una bella spinta al decollo fino alla tangenza di crociera, da lì in poi si andrebbe solo con i pannelli che durante il viaggio ricaricherebbero nuovamente gli accumulatori per il prossimo decollo. Dategli una ventina di anni di evoluzione e l’aereo ad emissioni 0 sarà una realtà concreta.
non è che non ci voglio credere, ma insomma i pannelli solari non l’hanno certo inventati ieri, sono anni e anni che girano, sicuramente si possono prendere accorgimenti per migliorare il rendimento (in ogni cosa si può fare) ma addirittura migliorarlo così tanto per un sistema così relativamente semplice mi pare improbabile. non siamo più ai tempi pionieristici dell’aviazione, dove si dovettero reinventare il modo di costruire i motori per farli potenti ma soprattutto più leggeri possibile in modo che fossero adatti agli apparecchi. c’è un altro problema: il motore a scoppio può fornire molta potenza aumentando l’uso di carburante, con un po’ più di ritardo mi pare, ma può farlo anche il motore a reazione di fornire molta potenza. qui l’entrata di energia è sempre poca poca. anche ammesso che migliori l’efficienza non ci siamo, avrai un bel giocattolino un po’ costoso, ma di sicuro è inutilizzabile questa tecnologia per scopi commerciali.
poi non ho capito come farebbe a stare su anche di notte? mi sembra molto più pratico ed economico un pallone sinceramente.
Il prototipo della NASA stava h24 in aria grazie alle batterie ma soprattutto grazie all’altissima tangenza raggiunta, a 30.000 di quota in 8h di buio con una aerodinamica da aliante la planata e dolcissima, puoi perdere 20.000m (la sparo lì) ma nelle prime ore di luce sei pur sempre a 10k pronto a risalire. Ripeto è tutta questione di efficenza dei pannelli, ti sbagli se pensi che questa tecnologia è già al limite, la natura con le reazioni di fotosintesi clorofiliana riesce a convertire oltre 80% dell’energia portata dai raggi solari in energia chimica, non è così azzardato pensare che l’uomo possa riuscire a superare il 50% in futuro, il che significa il doppio della potenza erogara attualmente, o se preferisci la metà di superficie occupata. Quando serve più potenza, si possono pensare ali a geometria variabile per aumentare la superfice esposta e poi ci sono sempre le pile e anche queste stanno progredendo… hanno già progettato pire ricaricabili che anzicchè il litio usano nanotubi di carbonio che permettono altissime capacità di capica a parità di peso. Sui motori magari hai ragione, ma stiamo parlando di motori elettrici non a scoppio vecchi ed evoluti da più di 100 anni, anche sui motori elettrici ci sono evoluzioni che sfruttano le nuove nanotecnologie. Se non abbiamo la pazienza di aspettare come si evolvono le tecnologie possiamo dire tutto e il suo contrario e fare il futurologo non è il mio forte…
si ma gli aerei della nasa sono appena in grado si sostenere il loro peso e comunque hanno sempre velocità scarse. il mio discorso era sulla possibilità di utilizzarli in ambito commerciale. tra un sistema del genere con efficienza raddoppiata e un motore a reazione ci sarà sempre e comunque un abisso. questo andrà a 100 all’ora con 2 tonnellate scarse, quell’altro va a 800/900 con molte molte più tonnellate anche di carico utile. molto meglio nonostante debba portarsi dietro anche il combustibile… per quanto riguarda i moderni aerei a elica il paragone è lo stesso, e lo stesso vale per gli aerei più piccolini a elica.