Solar Impulse numeroina, ja miksi mahdoton on mahdotonta

Noin viikko sitten aurinkolentokone Solar Impulse 2 sai päätökseen maailmanympärilentonsa viimeisen etapin. Matka alkoi jo viime vuoden maaliskuussa, ja teknisten ongelmien takia venähti aiotusta kolmesta kuukaudesta yli vuoden mittaiseksi.

Joissain keskusteluissa on uumoiltu, kuten vähän tuonkin uutisjutun lopussa, että Solar Impulsen saavutus voisi kenties merkitä uuden aikakauden alkua lentomatkustamisessa. Varmuudella voidaan kuitenkin ennustaa, että lentoliikenne ei tulevaisuudessakaan tule toimimaan suoralla aurinkosähköllä. Ennustus on helppo perustella. Ensin muutamia avainlukuja Solar Impulse 2:sta.

  • Pituus: 21,82 metriä
  • Kärkiväli: 63,4 metriä
  • Paino: 2300 kg
  • Moottoriteho: 4 x 7,35 kW, sähkö
  • Akusto: litium-polymeeri 220 Wh/kg, 663 kg
  • Aurinkopaneelit: 269,5 m2, huipputeho 66 kW
  • Matkanopeus: 90 km/h valossa, 60 km/h pimeässä

Akkujen kokonaiskapasiteettia en mistään löytänyt, mutta sen voidaan päätellä olevan noin 0,22 kWh/kg x 663 kg = 146 kWh. Tämä vastaa n. 45 kg kerosiinia, olettaen suihkumoottorin hyötysuhteeksi 25 %. Sillä energiamäärällä Solar Impulsen pitää selvitä pimeän yön läpi, kunnes Aurinko alkaa jälleen antamaan energiaa. Jumbojetti, Boeing 747-8 polttaa tämän määrän matkalennossa viidessätoista sekunnissa. Nousukiidossa määrä riittäisi vain kolmeksi-neljäksi sekunniksi.

Aurinkopaneelien huipputeho on 66 kW. Se vastaa kerosiinin kulutusta n. 20 kg/tunnissa. Boeing 747-8 lentäisi sillä energiamäärällä matkalentoa kuusi sekuntia. Vaikka aurinkopaneelien hyötysuhde olisi 100%, ja aurinko paistaisi niihin koko ajan kohtisuoraan, pitäisi paneelien pinta-alan olla sata kertaa suurempi kuin mitä Solar Impulse 2:ssa. Sellainen määrä paneeleita ei mahdu mihinkään lentokoneeseen. Tässä kuvassa on Solar Impulse 2 ja Boeing 747-8 samassa mittakaavassa.

Sorar_Impulse_vs_Boeing_747-8

Vaikka koko 747:n siipi ja runko peitettäisiin kauttaaltaan aurinkopaneeleilla, paneelit tuottaisivat korkeintaan pari prosenttia matkustajakoneen tarvitsemasta tehosta, olettaen paneelien hyötysuhteeksi siis 100 %, ja ajankohdaksi keskipäivän päiväntasaajan seuduilla. Tämä riittänee todistamaan, että matkustajien tahi painavan rahdin kuljetuksessa aurinkolentokoneita emme koskaan tule näkemään. Sellaisen rakentaminen on yksinkertaisesti mahdotonta. Nyt ja aina. Samankaltaisista syistä monet muutkin asiat vaan ovat mahdottomia. Riippumatta siitä, kuinka paljon rahaa ja poliittista tahtoa hankkeeseen syydetään, mahdoton ei muutu mahdolliseksi. 100 % uusiutuvan energian skenaariot voivat olla näitä mahdottomia. Meillä ei ole teknologiaa niiden toteuttamiseksi, emmekä tiedä, tuleeko sitä koskaan olemaankaan.

Laskelmista nähdään lisäksi, että kerosiinin energiatiheys on, sähkö- ja suihkumoottorin hyötysuhde-ero huomioon ottaen, noin kymmenkertainen akkuun verrattuna. 747-8 tankkeihin mahtuu 180000 kg polttoainetta. Jos sen paikalle sijoitettaisiin saman painoinen akusto, energiaa olisi käytettävissä kymmenesosa kerosiinin energiasta. Kone voisi periaatteessa lentää kymmenen tuhannen kilometrin sijasta tuhat kilometriä. Mutta se ei voisi laskeutua ollenkaan, koska suurin sallittu laskeutumispaino on sata tonnia pienempi kuin suurin lentoonlähtöpaino. Akustoa täytyisi siis pienentää noin puolella, jolloin toimintasädekin lyhenisi noin puolella. Tai sitten koneeseen ei mahtuisi rahtia ollenkaan. Akkujen tehotiheys tulee luonnollisesti paranemaan kehitystyön seurauksena, mutta kuinka paljon? Kokonaan oma haasteensa on rakentaa teho/painosuhteeltaan lentokoneeseen sopivat sähkömoottorit, jotka tarjoavat nousussa tarvittavat toistasataa megawattia.

Solar Impulse 2 on eittämättä tekninen saavutus ja merkittävä PR-temppu. Mihin tätä teknologiaa sitten voisi käyttää? Matkustajakoneisiin siitä ei ole. Akkukäyttöisiä pienkoneita sen sijaan on jo olemassa. Tässä slovenialaisen Pipistrel Alpha Electron tyylinäyte.

Kaksipaikkaisen kevyen koneen toiminta-aika on tunnin verran puolen tunnin reservillä. Se sopii hyvin koulukoneeksi, harrastekäyttöön ja lyhyeen matkalentoon. Kone on hyvin hiljainen sopien näin ollen mainiosti myös kaupunkiympäristöön.

Missä varsinaisia aurinkolentokoneita tullaan hyvin todennäköisesti näkemään, ovat erilaiset tutkimus- ja tietoliikennesovellukset. Lentäjää ei tarvita, kone voi lentää täysin automaattisesti, jolloin saadaan heti muotoilu paremmaksi ja reilut sata kiloa painoa pois, koska ei tarvita lentäjää eikä edes ohjaamoa. Kone voi lentää yhtäjaksoisesti kuukausikaupalla, niin kauan kuin akut pysyvät kunnossa ja muu tekniikka kestää. Koneita voidaan käyttää monenlaisessa tutkimuskäytössä, sään havainnointiin ja tietoliikenteen välittämiseen. Näissä tehtävissä ne voivat korvata ja täydentää satelliitteja.

Tätä juttua kirjoittaessani löysinkin videon, jossa Facebook jo kokeilee aurinkolentokonettaan. Julkaistu viikko sitten.

Näillä on tarkoitus tuoda internet sinne, missä sitä ei vielä ole. Siihen ne ilmeisesti soveltuvat paremmin kuin Googlen suunnittelemat heliumpallot, koska lentokonetta voi ohjata, pallo kulkee tuulen mukana.

Seuraava ennätys mikä tullaan näkemään, on varmastikin yhtäjaksoinen maailmanympärilento ohjaajattomalla aurinkolentokoneella. Sen jälkeen voidaan kilpailla kierrosten lukumäärällä. Sitä odotellassa….

5 thoughts on “Solar Impulse numeroina, ja miksi mahdoton on mahdotonta

  1. Tämä on ihan selvää, jokaiselle, joka on saanut teknisen koulutuksen, siis teknikoille, insinööreille ja dipl.insinööreille.

    Tykkää

  2. ”Kone voi lentää yhtäjaksoisesti kuukausikaupalla”

    ”Missä varsinaisia aurinkolentokoneita tullaan hyvin todennäköisesti näkemään”

    …sotilaskäytössä tiedustelussa.

    Tykkää

  3. ”Tämä on ihan selvää, jokaiselle, joka on saanut teknisen koulutuksen, siis teknikoille, insinööreille ja dipl.insinööreille.”

    En nyt tuota allekirjoittaisi aivan täysillä, nimittäin meillä on muutamia hyvinkin korkean teknisen koulutuksen saaneita, ja silti he ajavat miltei vastaavia hankkeita, tosin puoluepolitiikalla heidän ajamissaan asioissa saataa olla oma osansa. Ja minulla taas ei ole kovin korkeaa teknistä koulutusta, tai ammattikoulun kävin Radio ja TV (m)asentajan linjan mutta siltikään ei ole vaikeuksia nähdä ajatuksen mielettömyyttä, siis aurinkokoneen kuljettamassa rahtia/ihmisiä ilmojen halki.

    Tykkää

  4. apahtuuko rebound-ilmiötä ollenkaan silloin, kun säästetään epätaloudellisesti, tai siis säästetään energiaa siten, ettei säästö ole taloudellisesti perusteltavissa? Esimerkiksi kun ostaa jonkun pimennettävisä olevan tai kylmiin paikkoihin tarkoitetun led-valon, semmmoisesta joutuu helposti pulittamaan niin paljon, ettei alhaisemmat energiakustannukset kuitenkaan perustele hankinnan hintaa.

    Tätä hintaa ei koskaan saa säästettyä, eikä kyseisellä ledillä koskaan siis säästä rahaa. Toisin ainakaan käyttäjälle ei jää yhtään enempää rahaa, jotka voisi sitten käyttää johonkin muuhun, vaikka tietenkin sitä lediä voi polttaa sen alhaisempien energiakustannnusten takia hehkulamppua enemmän.

    Mikä on arvoisann radin näkemys tästä asiasta?

    Tuollaisen ei-rahaa-säästävän kalliin lampun ostaminen voi olla muuten hyvinkin perusteltua. Ainakin itse ostin pihalle Airamin frost ledit ihan vain siksi, että halusin palaneet lampun tilalle mahdollisimman kestävän valon, koska ulkovalojen vaihtaminen on niin vaivalloista ja vaatii tikkaita sekä työkaluja.

    Ensimmäisen energiansäästölamppuni ostin joskus vuonna 2000 tjsp. alunperin ihan samoilla syillä, vaikka sähkö kuului vuokraan: solukämpän eteisessä olevan valaisimen kansi oli helkkarin vaikea avata lampun vaihtamiseksi.

    (pistin saman kysymyksen myös passiivi-identiteettiin)

    Tykkää

  5. Tuo energiansäästö-kysymys on hieman monimutkaisempi kuin kuluttaja sitä äkkiä ajattelee, ainkaan tällaisen hieman vanhemman tallaajan mieleen ei aikoinaan edes tullut tuo tuotteen koko elinkaari. Täsää tapauksessa etenkin tuon es-lampun oletettu energiansäästö, ostin aikoinaan kaksi mutta molemmat kestivät luvattua vähemmän eikä tehokaan ollut kaksinen ja syttytminen kesti ja kesti, eli luovuin ”energiansäästöstä” niiden avulla em. syiden vuoksi. Pieneen mieleeni ei silloin aikoinaan edes tullut se mitä niiden es-lammpujen valmistus maksoi eikä sekään, että lamppujen (palaneiden) hävittäminen ei ollut yhtä yksinkertaista kuin niiden sähköä haaskaavien hehkulamppujen oli ja on. Niin ja lämmöksi se hehkulamppujen haaskaama sähkö muuttuu eikä lisälämpö ole vanheneville luille pahaksi täällä kylmässä pohjolassa.

    Tykkää

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s