Ještě vysvětlení k odkazu [ XCHAOS @ Solární letadla a vzducholodi (pilotovaná/bezpilotní+stratosférické/elektrické létání+"létající auta"/VTOL) ]

Jeden nový směr vývoje, o kterém jsem moc nevěděl, je integrovaný systém solárního panelu s baterií. To samozřejmě lze dělat integrací baterie do konstrukce solárního panelu, což pro letadla z hlediska hmotnosti není zajímavá možnost. Zajímavá je ale integrace obou fyzikáních principů, fotovoltaiky i akumulace přímo v rámci materiálu a konstrukce solárního článku: samozřejmě nevím, jak to bude s hmotností na W výkonu resp. hmotností na uloženou Wh, ale čistě teoreticky, kdyby se oba principy podařilo skloubit v jednom materiálu, tak letadla budou ideální aplikací ze dvou důvodů: jednak největší slunci vystavená plocha ze všech typů dopravních prostředků (křídla), jednak rovnoměrné rozložení hmotnosti po celé ploše křídel je u letadel tak jako tak mechanicky žádoucí (viz palivové nádrže v křídlech, apod.). Handicap oproti použití samotných baterií by tak u tohohle principu klesl úplně na nulu.

Fully charged ! – SolarStratos
https://www.solarstratos.com/en/2021/01/newsletter-055-en/
Konečně nějaké zprávy. Ale v zásadě velmi vágní informace o zlepšení výdrže baterií a tím snad i odlehčení (?) a zlepšení aerodynamikys. Je naprosto jednoznačné, že ta mise do stratosféry je naprosto na hranici možností téhle kategorie, tak jsem fakt zvědav.

Solar Stratos je zatím jediný ohlášený pokus, který beze zbytku naplňuje moji hlavní předpověď v tomhle klubu: tzn. pilotovaný solárně poháněný let do stratosféry - ostatní projekty buď létají výrazně níže, nebo nejsou pilotované, nebo mají některé mnou ohlášené parametry, ale nejsou solárně-elektrické (větroň Airbus Perlan)

Solar Flow Battery: Solar Cell Battery Hybrid Shatters Efficiency Record
https://www.inverse.com/article/49423-efficient-solar-power-battery-makes-sunlight-portable

Lithium–air battery - Wikipedia
https://en.wikipedia.org/wiki/Lithium%E2%80%93air_battery

High efficiency, lightweight, and flexible inverted metamorphic (IMM) multi-junction epitaxial lift-off (ELO) GaAs solar cell sheets manufactured by MicroLink Devices provided the solar power with specific powers exceeding 1,500 W/kg and areal powers greater than 350 W/m2.

Tohle jsou aspoň nějaká čísla, která dávají flamewarům z doby před cca 8 lety nějaký nový smysl. Já třeba celou dobu pracoval spíš s čísly 100W/kg. Jestli zvýšní hmotnosti křídel letadla o 100 kg může přidat 150 kW výkonu, tak u toho stratosférického létání myslím vůbec nebude co řešit - je jasné, že ten poměr hmotnosti je vůči hmotnosti spotřebovávaného palilva zajímavý, nemluvě o hmotnosti baterií.

It used Amprius lithium-ion batteries with silicon nanowire anodes for a 435 Wh/kg

Pouhým srovnáním těchto čísel vidíme, že už po 3 hodinách provozu při výkonu solárů blízko Wp (což si ve stratosféře lze představit snad i teď v zimě) se hmotnost solárních panelů vyplatí víc, než zvyšování hmotnosti baterií.

Samozřejmě, pokud nevyžadujeme celonoční výdrž, ale třeba "jenom" přistání s plně nabitými bateriemi (což kromě solárního dobíjení zajistí i "rekuperační brždění" vrtulemi, s čímž experimentuje třeba český Phoenix, co jsem se tak bavil před lety s konstruktérem), tak poměr užitečného nákladu k hmotnosti akumulátorů určitě může být jinde, než 1:5. Pokud bychom pro začátek předpokládali u letounu bez celonoční výdrže poměr 1:2, tak stratosférický letoun schopný uvézt jednu tunu náhle nebude vážit 12t - můj první nástřel před lety - ale daleko spíš něco jako 6-8t. A z toho, oproti očekávání, můžou pouhé jednotky stovek kg tvořit solární panely (samozřejmě, něco budou vážit křídla, která bychom těmi panely pokryly).

Protože očekávaná cestovní rychlost ve stratosféře (u Zephyru určitě udávají hodnotu u země, porovnání čísel jde najít např. u Perlanu) by byla kolem 300 km/h, tak včetně vzestupné a sestupné fáze letu by se solární letadla měla vyplatit na vzdálenosti od cca 1500 km, kterou by překonala za cca 6-7h (3h v maximální letové hladině a přes poledne). Tím by s přehledem konkurovala jakékoliv pozemní dopravě, s nulovou spotřebou paliva i energie ze sítě.

Operating in the stratosphere at an average altitude of 70,000 feet / 21 kilometres, the ultra-lightweight Zephyr has a wingspan of 25 meters and a weigh of less than 75kg, and flies above weather (clouds, jet streams) and above regular air traffic, covering local or regional footprint

Airbus Zephyr - Wikipedia
https://en.wikipedia.org/wiki/Airbus_Zephyr
Další zajímavá čísla: mají lithium-sírové baterie o kapacitě 3 kWh. Tedy, k vynesení každých 25 kg do stratosféry je kromě solární energie potřeba zhruba 1 kWh akumulátorů.... pokud jsem uvažoval letadlo s cestujícími o hmotnosti 12t, dělá to 40 kWh na tunu, 480 Kh celkem tedy konzervativní odhad hmotnosti baterií by při stejné koncepci byl cca 5t. (u verze 6 uváděj hmotnost baterií 24 kg na 5 kg nákladu)

V Li-Ion ta 1 kWh může vážit 5-10 kg podle konstrukce, u Li-síra zřejmě míň (ale otázkou je počet cyklů). Můj odhad, že třetinu hmotnosti stratosférického solárního letadla budou tvořit baterie, tedy byl v zásadě správný.

Zephyr má poměr hmotnosti baterií vs. užitečného nákladu cca 1:5, pokud to dobře chápu. Solar Stratos to bude mít podobně, na cca 100 kg (1 pilot ve skafandru) má řádově stovky kg akumulátorů.

Pokud by to šlo škálovat (což nebude jednoduché, když při hmotnosti pod 100 kg mají rozpětí už 24m :-), tak na 5t baterií lze s dnes dostupnou technologií předpokládat asi 1t užitečného zatížení (tedy velmi zhruba, třeba pilota + 9 cestujících se zavazadly, velmi běžné obsazení dnešních business jetů, ovšem muselo by to zahrnovat i hmotnost přetlakové kabiny).

Solar flight - Zero emission - Airbus
https://www.airbus.com/innovation/zero-emission/solar-flight.html

Hmm, docela zajímavej tvar křídla. Fakt by mi zajímalo, jestli vzhledem k potřebě maximalizovat plochu s aspoň trochu použitelným úhlem vůči Slunci nakonec přeci jen neskončej u nějakých draků s žebrováním ve tvaru W nebo víceplošníků...

XCHAOS: no tyhle praktiky tvuj kolega Zandl docela kritizuje... [tl;dr verze zde]. Ufo byl mozna offtopic, ale na pocet offtopic uhozu vedes ty :)

Jinak jestli v nějakým klubu neváhám nechat trollům trvalý bany, tak v tomhle. Ten má jasně dané téma a spousta lidí ho sleduje, tak asi to repostování odkazů nějaký smysl má, že jo.

XCHAOS: mel bys jako moderator rezignovat, to je fatalni selhani! :-)

VYHULENY_UFO: OMG, už toho offtopicu necht. vždyť je to jen varianta na téma "pošlete mi 100 Kč a já vám pošlu návod, jak vydělat peníze"... :-)

DANYSEK: vidíš, já jsem si nevšiml, že jsem ve špatným klubu, myslel jsem, že je to furt NZP :-) a kua...

zpackanej život někdo posoudí myslím až zpětně, každopádně děkuju, že sis všiml offtopicu, navrhuju ho tady důrazně ukončit (bitcoin jsem vnesl UFO a já přehlédl kluby).

XCHAOS: ...a jak souvisi tvuj zpackanej zivot se solarnima letadlama? :-)

VYHULENY_UFO: .... zatímco ty zabíjíš roky tlacháním na počítačových sítích a .... ?

XCHAOS: tak nejak si musis okecat, ze zabijis roky tlachanim na pocitacovych sitich a nic z toho, krome zabityho casu, nemas...

tldr