O Projeto Solar Impulse e o HB-SIA
O “Projeto Solar Impulse” tem como protagonistas principais os suíços Bertrand Piccard (57 anos), iniciador e Presidente, meu amigo pessoal e o seu amigo e associado André Borschberg (62 anos), CEO e Co-fundador.
Bertrand, muito novo, foi campeão de asa delta e respectivas acrobacias. Mais tarde foi tirando licenças de paraquedismo, planador, ULM, avião ligeiro e voo em balão.
No balão “Breitling Orbiter 3”, com o britânico Brian Jones, percorreu 45.633 kms em 19 dias, 21 horas e 47 minutos, aterrando em 21 de Março de 1999 no deserto egípcio, completando assim a primeira volta ao mundo em balão, sem paragens.
Em Janeiro deste ano 2015 tive a feliz oportunidade de com ele voar na réplica do “Breitling Orbiter 3” em Château d’ Oex, na Suíça, durante o 37º “Festival International de Ballons à Air Chaud”.
André tem o background de piloto da Força Aérea Suiça para além de pilotar helicópteros e, claro, o Solar Impulse tal como Bertrand.
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O avião solar matrícula HB-SIA foi projectado, construído e testado na Suíça e realizou inúmeros voos desde o inaugural em 3 Dezembro 2009. Apresenta as seguintes características:
• Só transporta o piloto
• Cockpit não pressurizado (obriga à utilização de oxigénio)
• Estrutura em fibra de carbono (d = 1,8)
• Células solares: 11.628
• Distribuição das células solares: 10.748 na asa e 880 no estabilizador horizontal
• Área de distribuição das células solares: 200 m2 (*)
• Constituição das células solares (foto-voltaicas): Silício monocristalino de 145 micron
• Potência máxima dos 4 motores eléctricos: 4 x 10 HP
• Potência média dos motores eléctricos em 24 h: 4 x 8 HP / 4 x 6 KW (*)
• Baterias de Polímero de Lítio: 70 (25% do peso total do avião)
• Hélices: de 2 pás com 3,5 m de diâmetro e máximo de 400 RPM (limite imposto pela respectiva caixa de engrenagens)
• Envergadura: 63,40 m (da mesma ordem de grandeza da envergadura do Airbus A330/A340)
• 120 nervuras em fibra de carbono, de 50 em 50 cm, conferindo o perfil aerodinâmico da asa
• Comprimento: 21,85 m
• Altura: 6,4 m
• Peso: 1.600 kg
• Máxima altitude de cruzeiro: 28.000 pés (8500 metros)
(*) considera-se que em 24 horas a Energia Solar gera uma média de 250 W / m2. Com 200 m2 de células foto-voltaicas e uma eficiência total da cadeia de propulsão de 12%, os motores eléctricos atingem uma potência média de 6 KW ou 8 HP.É sensivelmente a potência de que os irmãos Wright dispunham quando em 1903 realizaram o seu primeiro voo com motor.
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Enquadramento e Objetivo do projeto, Mensagem
Quando o balão “Breitling Orbiter 3” tocou o solo no deserto egípcio, apenas restavam 40 kgs de propano líquido nas garrafas (à descolagem havia 3.7 tons).
Ficou então claro na mente do Bertrand Piccard que, para se ver livre de combustível fóssil, num futuro procjeto teria de usar energia renovável.
Assim nasceu o projecto Solar Impulse e, quando nele falamos, estamos efectivamente perante inovação e pioneirismo.
É de facto a questão da Energia que define e está na base de todo este projecto !
O objectivo é o de promover a utilização das energias renováveis ou seja voar sem utilizar uma única gota de combustível fóssil !!! Esta é também a principal Mensagem a que está associada a das Tecnologias Limpas “Clean Technologies”.
Um projecto desta magnitude tem de ter sponsors sendo alguns dos principais: Omega, Deutch Bank, Solvay, Schindler, Bayer MaterialScience, Swiss Re Corporate Solutions, SunPower, Swiss Confederation.
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Energia solar para voar dia e noite sem combustível
Os 4 motores eléctricos do avião solar HB-SIA são alimentados:
– Durante o dia, enquanto há sol, pelo Gerador Solar; a energia eléctrica assim gerada pode ficar imediatamente disponível para consumo e/ou ser armazenada nas Baterias para utilização posterior;
– Durante a noite, pelas Baterias de polímero de lítio, carregadas durante o dia pelas células solares ou foto-voltaicas (na asa e no estabilizador horizontal).
De facto, pelo efeito fotovoltaico, as células solares (foto-voltaicas) captam a luz do Sol e criam uma diferença de potencial eléctrico nos extremos de uma estrutura de material semicondutor, o silício. Assim se produz a energia eléctrica que é armazenada nas baterias.
Quando o HB-SIA está na pista preparado para a descolagem, as baterias estão carregadas pela energia solar num minimum de 50% para segurança do piloto.
Excepto nas descolagens e aterragens em que a velocidade é de 30 nós, o avião foi concebido para voar normalmente a 25 nós para um consumo mínimo de energia.
O ciclo de voo completo gira à volta da economia de energia e optimização. O avião utiliza essencialmente energia eléctrica (ou, para ser fisicamente mais rigoroso, energia química armazenada nas baterias) e energia potencial.
A energia potencial (gravítica) é armazenada no avião, de forma latente, à medida que sobe. Na descida ela é convertida em energia cinética (velocidade).
Para voar eficientemente o Solar Impulse necessita de balancear a energia armazenada na subida e na bateria para encontrar o melhor equilíbrio.
Durante o dia, o piloto sobe lentamente para uma altitude elevada onde a atmosfera é menos densa para evitar turbulência e nuvens. À medida que sobe, há mais energia solar disponível, o gerador solar gera mais energia e também mais energia é armazenada nas baterias.
Quando o sol se começa a pôr no horizonte, a energia solar naturalmente diminui. Quando a energia solar já não é suficiente para manter o voo nivelado, o piloto reduz os motores e inicia uma descida suave (cerca de 0,4 m/s) para uma altitude de 1000-1500 m (3300-5000 pés).
Desde a sua máxima altitude de 28.000pés (8500 metros), pode assim planar 4-5 horas não consumindo praticamente energia eléctrica !
Quando é atingida a altitude mais baixa, normalmente muito depois do pôr do sol, os motores eléctricos, agora alimentados pelas baterias, mantêm o voo nivelado a 25 nós até de manhã.
Quando os primeiros raios solares vão surgindo no horizonte, o avião pode iniciar de novo a sua subida e o ciclo recomeça.
Não fosse a faceta humana do piloto e este avião revolucionário poderia voar perpétuamente.
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Missão 2013 – América de costa a costa para promover as Tecnologias Limpas
Esta épica missão através da América de Oeste para Este destinou-se a promover a adopção das Tecnologias Limpas e a inovação.
O primeiro avião solar capaz de voar dia e noite propulsionado apenas pelo Sol realizou o trajecto de San Francisco (CA) para New York City durante cerca de 2 meses numa missão em 5 etapas (alternando os pilotos) num total de 5650 km e 105h 41min de voo:
• 3-4 maio 2013: San Francisco/Moffett Airfield – Phoenix/Sky Harbor
• 22-23 maio 2013: Phoenix/Sky Harbor – Dallas/Fort Worth
• 3-4 junho 2013: Dallas/Fort Worth – St. Louis/Lambert Airport
• 14-15 junho 2013: St. Louis/Lambert Airport – Washington DC/Dulles, via Cincinnati
• 6 julho 2013: Washington DC/Dulles – New York/JFK
Em cada um destes aeroportos era desfraldada no cockpit uma bandeira simbolizando as “Clean Technologies”.
Durante aquele período foram organizados inúmeros eventos educacionais e promocionais incluindo visitas de políticos, homens de negócios, líderes de opinião, patrocinadores, media, estudantes e público em geral, que permitiram ao Bertrand e André promover a adopção das Tecnologias Limpas e demonstrar o que pode ser feito com as energias renováveis, enfim passar a Mensagem.
O avião solar sofreu numerosos desafios ao longo desta missão. Condições meteorológicas difíceis, particularmente ventos fortes tornaram difícil a aterragem em Dallas enquanto que uma violenta tempestade destruiu a cobertura do hangar em St. Louis, forçando a equipa a operar o seu hangar móvel insuflável pela primeira vez durante a missão.
Durante a noite em Cincinnati, devido à elevada humidade, houve condensação de água em várias partes da fuselagem que teve de ser eliminada nomeadamente nos ailerons através da utilização de seringas !
Finalmente, durante o voo final para New York, um rasgão de 2.5 metros no tecido do intradorso da asa esquerda, que podia ter perigado esta última etapa, forçou o avião a aterrar mais cedo que o previsto em New York.
Esta missão representa um novo capítulo da história da aviação e um sucesso total de toda a equipa Solar Impulse.
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Missão 2015 – a volta ao mundo !
O projecto Solar Impulse é obviamente para o bem da humanidade. Entretanto foi construído em Dübendorf (Suiça) o avião matriculado HB-SIB (vulgarmente apelidado de SI2) , avião solar de 2ª geração ou Solar Impulse 2, optimizado:
• No geral cerca de 11% maior do que o HB-SIA
• Maior envergadura de asa
• Terá 15.000 células foto-voltaicas
• Transportará mais peso
• Mais resistente a climas húmidos
• Mais confortável para o piloto
O SI2 iniciou a volta ao mundo em 9 de Março de 2015 partindo de Abu Dhabi (Dubai). De momento, devido a problemas técnicos relacionados com o sobreaquecimento das baterias, está no Hawaii reiniciando a volta ao mundo em Abril de 2016.
Mas não me vou alongar, falarei do HB-SIB numa outra oportunidade.
António Guerra