Poderia haver um avião totalmente movido a energia solar capaz de voos transatlânticos?

Resposta curta: Não

Resposta longa: Não. Veja o projeto de impulso solar , essa é uma das melhores tecnologias de energia solar lá fora, e mal consegue carregar uma pessoa muito devagar. Se você pegasse um avião de passageiros, cobrisse as melhores células solares disponíveis e as conectasse aos melhores motores elétricos disponíveis, ele provavelmente nem conseguiria taxiar.

Alguma ciência aqui: A densidade máxima de energia do sol na Terra é de cerca de 1300 watts / metros ao quadrado. Aproximadamente 30% são perdidos na atmosfera, então o melhor que você obterá na superfície da Terra é de cerca de 900 W / m2. O 737, por exemplo, tem 102 metros quadrados de área de asa, o que equivaleria a cerca de 90000 watts (90KW) de energia solar batendo na asa. A melhor conversão de energia que temos de energia solar para eletricidade é de cerca de 10%, então você obteria no máximo 9kW de energia de um painel solar 737. Como vemos em esta resposta são necessários 90 MW (megawatts) de energia para obter um 747 no ar, supondo que ele leve cerca de 1/3 ou que (30MW ou 30000KW) para obter um 737 no ar, então esse conjunto gerará apenas 0,3% da eletricidade necessário, e esse é o melhor caso possível no sol mais strong. Se estiver nublado ou à noite, você está completamente sem sorte.

Qualquer solução baseada na tecnologia atual de baterias é abordada aqui , e é um não neste momento.

Teoricamente, não é possível que um avião de passageiros movido a energia solar seja tão bom quanto um jato de passageiros movido a jato, isso porque a energia do sol não é suficiente, mesmo se você tivesse 100% de conversão em eletricidade. Se a tecnologia de baterias se tornasse ordem de grandeza melhor ao ponto de sua densidade de energia comparada a combustíveis líquidos, então muito bem, isto é muito longe, as melhores baterias que são atualmente conceitos de laboratório são cerca de 1/5 da densidade de combustível líquido. Uma vez que as baterias chegam, a energia solar pode cobrar pelo vôo. Na verdade, é tão possível que a energia solar possa ser usada para produzir combustível líquido de forma renovável a partir de CO2 e outros elementos do ambiente. Os biocombustíveis são movidos a energia solar, mas não podemos fazer muito uso de combustível com eles sem tirar comida dos pratos das pessoas, e pessoalmente eu prefiro comer!

    

Para cobrir um avião de projeto atual em células solares e conectá-lo a motores elétricos, girar os ventiladores não funcionará. Sempre. Leia a excelente resposta do @GDD pelas razões.

Mas o carro de hoje também não é um buggy com motor a gasolina. Ele evoluiu e se adaptou às possibilidades. O mesmo precisa acontecer com o avião. Agora vamos ver o que é possível. Olhando para os desenvolvimentos históricos faz sentido aqui, porque os primeiros pioneiros também tinham motores muito pesados e de baixa potência para trabalhar com e ainda poderiam cruzar o Atlântico.

A primeira travessia do Atlântico foi planejada por uma tripulação do Zeppelin em 1918, mas o governo alemão os proibiu de voar. Então, coube a uma cópia britânica de um Zeppelin, o R-34 , cruzar o Atlântico em ambos direções em 1919. Ele tinha 5 motores de 270 cv cada, o que corresponde a 1006,7 kW. Com um comprimento de 196 me um diâmetro máximo de 24 m, a área de superfície disponível para as células solares teria sido de aproximadamente 3000 m², o que forneceria energia suficiente se assumirmos células solares com 40% de eficiência e tempo claro. É claro que a cobertura de nuvens, a baixa altitude solar e especialmente o anoitecer resultariam em uma saída de energia muito menor das células. Se fizermos a suposição heróica de que as células solares pesam tanto quanto o que pode ser economizado em massa por meio de técnicas modernas de construção, um dirigível movido a energia solar, que atravessa o Atlântico, é bastante realista. Mas não poderia embarcar em muitos passageiros e seria muito lento.

Agora, para o departamento mais pesado que o ar. O Vickers Vimy que Alcock e Whitten-Brown voaram através do Atlântico no mesmo ano teve um carregamento de asa de 40 kg / m². Se usarmos uma asa de proporção de aspecto elevado do mesmo carregamento de asa, uma aeronave muito leve e eficiente é possível. Cobrindo a asa em células solares altamente eficientes dá uma carga de energia de 10 W / kg com 45% de eficiência celular. Quão rápido podemos voar com esse poder? Vamos supor uma L / D de 30 e 90% de eficiência de propulsão, então temos 270 W de potência propulsora por kg de aeronave. O valor mínimo a potência necessária para o vôo é $$ P_ {min} = m \ cdot \ \ cdot \ frac {c_D} {c_L} \ cdot \ sqrt {\ frac {2 \ cdot m \ cdot g} {\ rho \ cdot S \ cdot c_L}} $$ e expressando isso em termos relativos e valores concretos ao nível do mar: $$ 270 W / kg = 9.80665 \ cdot 30 \ cdot \ sqrt {\ frac {2 \ cdot 9.80665} {1.225 \ cdot 40 \ cdot c_L}} $$ rende um coeficiente de aumento de $ c_L $ = 0,475. Isso é realmente muito baixo e corresponde a uma velocidade de vôo de 28,73 m / s ou 55,8 kts, algo próximo da velocidade máxima de alcance do Vimy. A distância do voo entre La Guardia e Heathrow ( 2993 nm ) demoraria 53,6 horas ou dois dias e cinco horas e meia.

Se o sol não se puser, um avião solar não seria impossível - veja existente projetos de aeronaves solares que têm especificações semelhantes. A suposta alta eficiência permite até mesmo transportar alguma carga, mas todo esse conceito só funciona quando o sol está brilhando intensamente. Para cobrir as horas escuras, as baterias devem ser levadas junto, e então toda a carga deve ser sacrificada para transportar as baterias.

Minha resposta é: se você cruzar o Atlântico em uma aeronave, a propulsão solar é possível em um futuro não tão distante. Atravessá-lo em um avião movido a energia solar em tempo razoável e em uma aeronave resistente o suficiente para voar também em condições climáticas adversas só será possível quando baterias super eficientes puderem ser transportadas para cobrir as demandas de energia durante a noite. Esta é atualmente pura ficção científica.

    

Sim. Observe que sua pergunta não especifica com que freqüência as viagens devem ser feitas.

Pegue seu Boeing 737, coloque o máximo de células solares que puder, conecte-o a uma planta que retire H2O e CO2 da atmosfera e transforme-as em algo adequado como combustível de aviação. Quando os tanques se encherem, voe para algum lugar.

Dos números na resposta da GdD, o avião terá que ficar sentado por anos entre os vôos.

    

É impossível com a tecnologia de hoje e de amanhã.

No entanto, " sempre " é muito, muito longo tempo. Ninguém pode responder ' não ' à sua pergunta com certeza!

    

Esta questão não especifica se os painéis solares estão ligados ao plano ou não. Se o avião da Boeing estiver restrito a sua própria área de superfície, as respostas acima serão suficientes para explicar NÃO >

Caso contrário, se os painéis solares não estiverem conectados ao avião, SIM. Com poder de laser. Veja aqui >

link

    

A maioria das respostas supõe que a energia sollar deve ser disposta no próprio avião, mas não há área suficiente lá. Mas por quê?

É possível usar uma enorme bateria solar terrestre para decompor a água em oxigênio e hidrogênio. Ou apenas use hidreletricidade - os rios são alimentados pelo sol. Existem aviões movidos a hidrogênio . Uma grande aeronave de hidrogênio comercial poderia ser construída até 2020 ou aproximadamente.