Energías alternativas
El Solar Impulse voló 26 horas sin combustible

El Solar Impulse alcanzó más de 8564 metros de altura en su vuelo de prueba en Suiza
Tras siete años de intenso trabajo y cientos de auspiciosos cálculos, las 12.000 celdas solares montadas en las alas de un avión experimental lograron mantenerlo suspendido en el cielo suizo durante 26,9 horas. Así, ayer se hizo realidad el proyecto pensado por el hombre que hace ya una década dio la vuelta al mundo en globo.
El nuevo desafío de Bertrand Piccard, esta vez junto con el piloto André Borschberg, estuvo nuevamente a la altura de Julio Verne. De hecho, una frase de este autor ("Todo aquello que es imposible queda por realizar") encabeza el sitio online del proyecto, donde también se ofrece "adoptar" una celda solar del avión como una forma de apoyar el proyecto.
"Cuando despegaste era otra era” le dijo Piccard a Borschberg al darle la bienvenida en tierra luego de más de un día de vuelo. “Aterrizaste en una nueva era, en la que la gente comprende que con la energía renovable se puede hacer lo imposible."
Ambos, y los diseñadores de la empresa Solar Impulse, se propusieron demostrar que es posible mantener un avión en vuelo indefinidamente. ¿Cómo? Mientras los paneles solares recargan las baterías durante el día y alimentan el motor durante la noche con la energía almacenada.
Por eso, para Piccard, hijo y nieto de inventores y exploradores, esta hazaña abre la puerta a los vuelos "perpetuos". Aunque los responsables de la aeronave bautizada HB-SIB se apuraron ayer a comunicar que el objetivo no es reemplazar los aviones a reacción, sino simplemente demostrar el potencial que tiene la tecnología limpia y las energías renovables. En este caso, la del Sol.

Tras siete años de intenso trabajo y cientos de auspiciosos cálculos, las 12000 celdas solares montadas en las alas de un avión experimental lograron mantenerlo suspendido en el cielo suizo durante 26,9 horas.

"Fue increíble. Un éxito mejor que el que habíamos previsto. Casi pensamos en hacerlo más largo, pero demostramos lo que nos habíamos propuesto, así que me hicieron volver y aquí estoy", dijo Borschberg exultante a la agencia Reuters.
Fue minutos después de aterrizar y abrazarse con Piccard y el resto del equipo en la pista de la base aérea de Payerne, en el cantón suizo de Vaud. Allí, a las 9:00 (GMT +2) del 8 de julio de 2010, más de cien personas aguardaron el aterrizaje. Habían quedado atrás las 26,9 horas de vuelo a unos 40 km/h en dos etapas de once horas: primero a 8564 metros de altura y, después, a 1500 metros para iniciar un descenso suave durante la salida del sol al oeste de Suiza.
"Fui piloto de la Fuerza Aérea suiza durante 40 años, pero este vuelo fue el más increíble de toda mi carrera. Sentado allí, como único tripulante, mientras veía que el nivel de la batería subía y subía gracias al sol. Pude volar más de 26 horas sin usar una sola gota de combustible y sin contaminar el ambiente", declaró Borschberg al salir del avión, según informó ayer Solar Impulse.
El prototipo, construido en fibra de carbono y con un valor es de 95 millones de dólares, y las 12.000 células fotovoltaicas de silicio monocristalino de 145 micrones de grosor alimentan cuatro motores de 10 caballos de fuerza, junto con una batería de litio cada uno, debajo de las alas de 63 metros.
Eso sí: una limitación para la vuelta al mundo prevista para 2012 es el tamaño de la cabina, de 1,3 metros cúbicos, aunque el asiento del piloto lleva incorporado un inodoro.
"Fue increíble. Un éxito mejor que el que habíamos previsto. Casi pensamos en hacerlo más largo, pero demostramos lo que nos habíamos propuesto, así que me hicieron volver y aquí estoy", dijo Borschberg exultante a la agencia Reuters.


El avión

El Solar Impulse es un concepto revolucionario que dejará atrás los límites de nuestro conocimiento en tema de materiales, de gestión de la energía y en la interfaz hombre-máquina. Es un aparato de una envergadura desmesurada para su peso y de una calidad aerodinámica inigualable en estos días, capaz de resistir, a pesar de su ligereza a terribles embates.
Los colectores solares con hélices, son utilizados para optimizar los diferentes eslabones de la cadena de propulsión y para integrar en un ambiente hostil tanto los materiales como a los pilotos; respetando por supuesto, los contratiempos del peso y de la resistencia. ¡Un ejercicio de altos vuelos!
La construcción hace apelo a las tecnologías más avanzadas y permite estimular la investigación científica en el ámbito de las estructuras compuestas, de los materiales ligeros conocidos como inteligentes y de los medios de producir y de almacenar energía. Estos resultados se pueden utilizar tanto en la construcción del avión como, sucesivamente, en muchas otras aplicaciones útiles para la sociedad.
El diseño refinado y futurista del avión será en el cielo el símbolo del espíritu del proyecto. La cuestión energética condiciona el conjunto del proyecto, desde las dimensiones de la estructura hasta los límites extremos de masa.

El Solar Impulse es un aparato de una envergadura desmesurada para su peso y de una calidad aerodinámica inigualable en estos días, capaz de resistir, a pesar de su ligereza a terribles embates.

A mediodía, cada m2 de superficie terrestre recibe el equivalente a 1.000 vatios, es decir, 1,3 CV de potencia luminosa. Distribuida en 24 horas, la energía del sol sólo proporciona un promedio de 250 W/m2. Con 200 m2 de células fotovoltaicas y 12% de rendimiento total de la cadena de propulsión, la potencia promedio generada por los motores del avión no pasa de los 8 CV ó 6 KW. Se trata aproximadamente de la que disponían los hermanos Wright en 1903 cuando efectuaron el primer vuelo a motor. ¡Es con esta energía, optimizada desde el panel solar hasta la hélice gracias al trabajo de todo un equipo, con la que Solar Impulse pretende volar día y noche sin combustible!

Recursos humanos

La construcción del prototipo es el resultado de la intensa colaboración entre el equipo de Solar Impulse encargado del diseño del avión y los distintos socios, tales como proveedores de materiales y fabricantes de componentes. Únicamente confrontando los requisitos de cada uno de ellos y analizando su potencial ha sido posible dar con soluciones inéditas en el campo aeronáutico. Al final, 50 colaboradores apoyados por más de un centenar de expertos y consejeros ha derivado en la creación de una sinergia explosiva.

Recursos energéticos

Existen tantas formas de energía a administrar como fenómenos de conversión a comprender y optimizar:
Luminosa en la irradiación solar eléctrica a nivel de células fotovoltaicas, baterías y motores.
Química en las baterías.
Potencial cuando el avión gana altitud.
Mecánica mediante el sistema de propulsión.
Cinética cuando el avión gana velocidad.
Térmica para todas las pérdidas (rozamiento, calentamiento…) que se intenta minimizar a toda costa.

La construcción hace apelo a las tecnologías más avanzadas y permite estimular la investigación científica en el ámbito de las estructuras compuestas, de los materiales ligeros conocidos como inteligentes y de los medios de producir y de almacenar energía.


Rendimiento y capacidad de almacenamiento

Se escogieron 12.000 células fotovoltaicas de silicio monocristalino de 130 micrones de espesor por su capacidad para combinar ligereza y rendimiento. Su eficacia aún habría podido mejorarse, a semejanza de los paneles utilizados en el espacio, si bien su peso habría sido demasiado grande, penalizando al avión mientras vuela de noche. Tratándose de la fase más crítica, la mayor limitación actual del proyecto está ligada a las baterías. Puesto que éstas son todavía pesadas, obligan a reducir drásticamente el peso del resto del avión, a optimizar toda la cadena energética y a maximizar el rendimiento aerodinámico mediante un gran alargamiento y un perfil de ala diseñado para velocidades bajas. Con una densidad energética de 200 Wh/kg, la masa de acumuladores necesaria para un vuelo nocturno se eleva a 400 kg, es decir, más de un ¼ de la masa total del avión. Una mejora de la capacidad de las baterías permitiría con el tiempo embarcar un segundo piloto, así como disminuir la envergadura del avión o aumentar la velocidad de vuelo.

La construcción del prototipo es el resultado de la intensa colaboración entre el equipo de Solar Impulse encargado del diseño del avión y los distintos socios, tales como proveedores de materiales y fabricantes de componentes.


Estructura y materiales

Dotar de 61 m de envergadura a los 1.500 kg de peso de todo el equipo es un reto nunca logrado hasta hoy en cuanto a rigidez, ligereza y control en vuelo. El Solar Impulse está construido en torno a una especie de armazón de materiales compuestos elaborados con fibra de carbono y nidos de abeja ensamblados en sándwich. El intradós del ala está recubierto de una película flexible y el extradós posee un revestimiento de células solares encapsuladas. 120 nervaduras de fibras de carbono dispuestas cada 50 cm perfilan ambas capas para dar al conjunto forma aerodinámica.

Sistema de propulsión

Bajo las alas se encuentran 4 barquillas, cada una con un motor, una batería de litio polímero compuesta de 70 acumuladores y un sistema de gestión que controla el nivel de carga y temperatura. El aislamiento térmico se ha diseñado de tal manera que conserve el calor desprendido por las baterías, permitiendo así que funcionen a -40 ºC y 8.500 metros de altitud. Cada motor presenta una potencia máxima de 10 CV, con un reductor que limita a 200-400 revoluciones/minuto el giro de una hélice bipala de 3,5 metros de diámetro.

Se escogieron 12.000 células fotovoltaicas de silicio monocristalino de 130 micrones de espesor por su capacidad para combinar ligereza y rendimiento.



La inteligencia central

El sistema informático embarcado a bordo recibe y analiza cientos de parámetros útiles para gobernar el vuelo. Ofrece al piloto información que puede interpretarse para la toma de decisiones, transmite los datos más importantes al equipo de tierra y, sobre todo, suministra a los motores la potencia óptima habida cuenta de la configuración del vuelo y del estado de carga o descarga de las baterías. El avión es así capaz de corregir y minimizar su propio consumo de energía.


Características

• Envergadura: 63,40 m
• Longitud: 21,85 m
• Altura: 6,40 m
• Peso: 1600 Kg
• Motorización: 4 motores eléctricos de 10 CV cada uno
• Células solares: 11 628 (10 748 sobre el ala, 880 sobre el estabilizador horizontal)
• Velocidad media: 70 Km/h
• Velocidad de desenganche: 35 Km/h
• Altitud máxima: 8500 m (27900 ft)

Existen tantas formas de energía a administrar como fenómenos de conversión a comprender y optimizar.




Fuentes: Solar impulseLa Nación

 


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