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)