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太陽能長程運輸的起點-Solar Impulse 2

據統計,全球每日飛航燃油量逾67萬噸,每消耗1噸產生3.15噸的二氧化碳,額外產生的大量暖化汙染物及輻射效應,對環境負面影響亦趨嚴重。目前各國雖透過減量管控及新科技提升燃油使用效率,但終非治本良方。瑞士的Solar Impulse計畫因此而生。這次將偕ABB太陽能技術,挑戰太陽能單人飛機環球一周的壯舉,實踐「不用一滴燃油,創造美好世界」的願景。

懷抱壯志的Solar Impulse 2

飛航燃油用量有多大?以波音747為例,一趟10小時航程需消耗約36,000加侖,相當於113噸的燃油。每消耗1噸燃油將排放3.15噸的二氧化碳。平均而言,全球每日的飛航燃油量逾67萬噸,可想見其環境傷害力有多大。

此外OECD的統計顯示,航空產業所產生的二氧化碳排放量雖佔全球總排放量的3%,佔運輸來源的12%,比重遠低於陸上交通的47%。但民航機多半飛行於對流層內,飛航排廢將增加臭氧濃度,並產生飛行雲,促使地表升溫,其產生的輻射效應遠高於其他產業的2至4倍,使飛航運輸成為抑制地球暖化的重點管控產業。

人類如何在環保永續與遠程運輸上共進,將乾淨的未來留給下一代,是Solar Impulse計畫創始人-Bertrand Piccard心中揮之不去的問號。Solar Impulse計畫自2003年起進行可行性研究;2009年Solar Impulse 1首度啟航,行經歐洲與北非。今年,懷抱雄心壯志的Bertrand Piccard和Andre Borschberg在多年的研究與逐步試驗後,決定將歷年成果推升至更高境界──全太陽能供電的單人飛機環球之旅。

2015年3月9日的夜晚,阿布達比的機場跑道另一端,Solar Impulse 2正準備起飛。計畫創始人Bertrand Piccard和Andre Borschberg將輪流駕駛Solar Impulse 2,展開3.5萬公里的長程航行。

此趟旅程將一路向東,中途短暫停留阿曼、印度、緬甸、中國重慶和南京、美國夏威夷、鳳凰城和紐約等城市,最後橫跨大西洋,返回阿布達比,完成環球之旅。

不用一滴燃油的太陽能飛機環球計畫,用永續創造美好將來。

太陽能長途飛航的困難及挑戰

太陽能續航飛行除了要克服惡劣的天氣外,能源技術也是此次挑戰的重點。必須確保Solar Impulse 2能在升空時,順利提起2.3噸的機身。起飛瞬間的高能耗是一項挑戰。同時,在無光照的夜間保持續航力,考驗著太陽能轉換效率、低能耗設計及儲能技術。

Solar Impulse 2的機身設計特殊,需兼具低風阻、高能效與駕駛安全。其駕駛艙相對小,但機翼卻長達72公尺,比全球最大的民航客機波音747的機翼多了4公尺。機翼上遍佈了逾1萬7千片太陽能板,覆蓋總面積達270平方公尺。太陽能板所轉換的電能,是Solar Impulse 2的所有動力來源,支持它在不費一滴燃油的狀況下,完成此次飛行壯舉。 

然而Solar Impulse 2比前一代機體設計,載重增加,意味著續航時所需的能耗更多,因此太陽能的光電轉換、動力輸出、儲能等是為成功的關鍵。2014年,ABB與Solar Impulse計畫正式結盟,參與太陽能供電系統的技術支援。ABB的加入,有如給團隊打了一劑強心針。ABB是全球第二大太陽能逆變器供應商,亦是全球規模最大的變壓器、電動機和驅動器製造商之一,具有領先業界的再生能源技術。

ABB工程團隊為Solar Impulse 2提升了太陽能電池容量,並改善機上充電電子設備。使飛機在日間爬升至萬尺高空時,充分收集太陽光能,讓太陽能電池蓄滿電力,作為夜間飛行的動力來源。

為確保計畫能成功達陣,年初ABB更派出三名工程專家,全程參與Solar Impulse 2的環球之旅,在第一線提供專業技術支援。三位工程專家各司其職,Tamara Tursijan協助優化地面作業,包括機動型停機庫規劃調度;Stevan Marinkovic開發太陽能電池充電解決方案,以確保電池始終能量充沛;Nicolas Loretan則是負責測試品管工作,以保證此次創舉的飛機組件皆能符合全球首航的需求。三位人員也扮演ABB與Solar Impulse的溝通窗口,在必要時刻聯繫ABB工程團隊,提供進階專業協助。

精彩故事未完待續

Solar Impulse 2在飛離南京後,途中因為天氣因素被迫改變航道,停留日本名古屋逾二週。迫降過程中造成Solar Impulse 2 的機翼些許毀損,ABB在日本也加派人手支援,處理機動型停機棚設備並提供行動電力系統。

意外的插曲使航程稍稍延遲,然Solar Impulse 2的狀況不受影響,自飛離名古屋後,7月3日抵達夏威夷。以續航117小時,7.200公里的距離,打破了南京到名古屋續航44小時10分、飛行2,614.5公里的紀錄,也為「太陽能飛機續航距離」再次寫下新高。

其航行紀錄顯示,Solar Impulse2上升到3萬英呎的高空,機外大氣溫度為零下攝氏二十度。飛行過程中,Solar Impulse2偶遇零星亂流,但皆無大礙。直至目前航站中心的組員回報,飛行員身體狀況穩定、情緒佳,飛機各系統皆運行良好,電力系統運作穩如預期。

太陽能飛機長途飛行的計畫仍在進行中。Solar Impulse 2的起航為未完成的太陽能遠程旅途寫下精彩新頁,也為人類兼具環境永續和經濟發展的目標,揭開一線曙光。

(欲進一步了解Solar Impulse 2的即時能耗、航道、航行高度等飛況,詳見ABB網站:http://new.abb.com/betterworld

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