Полет — самый вредный для нашего климата способ передвижения. По крайней мере, до сих пор. Но работа по поиску технических альтернатив обычным самолетам уже ведется.
Например, дирижабли с высокоэффективными солнечными батареями и чрезвычайно легкими батареями на борту. Профессор доктор Кристоф Пфлаум из FAU вместе с профессором доктором Агнес Йохер из Мюнхенского технического университета (TUM) и студентом FAU Тимом Риффельмахером исследовали, по какому маршруту должен следовать солнечный дирижабль, чтобы вылететь из Лондона. в Нью-Йорк как можно быстрее и как можно безопаснее для климата.
Выводы были опубликованы в Международном журнале устойчивой энергетики.
«Если мы полагаемся на дирижабли на солнечных батареях, мы можем относительно быстро и экономично сделать авиацию более безвредной для климата», — говорит профессор доктор Кристоф Пфлаум. Профессор информатики в FAU специализируется на численном моделировании с помощью высокопроизводительных компьютеров и опубликовал статью «Проектирование и оптимизация маршрута для дирижабля с бортовым сбором солнечной энергии» вместе со студентом FAU Тимом Риффельмахером и профессором Джохером из ТУМ.
Безопасные для климата и экономичные авиаперелеты
«Наши расчеты показывают, что солнечные дирижабли могут значительно снизить как транспортные расходы, так и выбросы CO 2 при авиаперелетах», — объясняет профессор Пфлаум. В ходе своих исследований ученый стал истинным поклонником авиаперевозок на солнечной энергии и охотно перечисляет их многочисленные преимущества: «Солнечные дирижабли абсолютно безвредны для климата, поскольку оснащены чрезвычайно легкими и высокоэффективными тонкопленочными солнечными элементами. которые снова перезаряжаются во время полета . В результате во время полета дирижабля не образуются выбросы, связанные с горением».
Энергия из энергосистемы необходима только для перезарядки батареи перед запуском дирижабля, а процесс зарядки имеет очень низкий уровень выбросов CO 2 . «Выбрасывается максимум пять процентов от количества углекислого газа, образующегося при обычном воздушном транспорте», — говорит он и ссылается на цифры: по сравнению с дальнемагистральными грузовыми рейсами выделяется менее одного процента, на среднемагистральных — почти 1,4 процента, а для личного транспорта примерно пять процентов.
«К сожалению, этого солнечного дирижабля в настоящее время не существует, но компания в Калифорнии впервые за 90 лет инвестирует значительные средства в разработку большого, полностью жесткого дирижабля, который предлагает много места и хорошо защищен от ветра и погоды», — говорит профессор Пфлаум.
Эту технологию можно быстро внедрить, но в последние десятилетия ею пренебрегали. «Конечно, на это отсутствие прогресса повлияла трагедия дирижабля LZ 129, более известного как «Гинденбург», — признает профессор. «При длине 245 метров и диаметре 41,2 метра LZ 129 был одним из самых больших самолетов, когда-либо построенных, и произвел настоящую сенсацию во время своего первого рейса в марте 1936 года. Но всего год спустя он загорелся, когда приземлился в США и был полностью уничтожен». Это означало конец дирижаблям в течение длительного времени, но теперь они переосмысливаются с солнечными батареями на борту, и ведется работа над «настоящим изменением правил игры».
С этими новыми моделями никому не нужно бояться пожара, так как дирижабли не заправлены ни горючим водородом, ни каким-либо другим топливом.
Исследователи считают, что стоимостные аспекты также говорят в пользу дирижаблей на солнечных батареях, поскольку затраты на энергопотребление дирижаблей на солнечных батареях, согласно их текущим расчетам, значительно ниже, чем у обычных самолетов.
Два-три дня на перелет через Атлантику
Являются ли солнечные дирижабли реальной технической альтернативой обычным самолетам? «Выглядит многообещающе», — соглашаются профессор Пфлаум и профессор Йохер. «Нам нужно только снизить наши ожидания по времени полета, потому что дирижабль летит намного медленнее, чем самолет».
Несколько студентов FAU смоделировали и рассчитали в своих дипломных работах бакалавра и магистра, насколько быстрым будет дирижабль с солнечными батареями на борту и какой маршрут он должен будет выбрать, чтобы оптимально использовать ветер, погоду и положение солнца. Совсем недавно Тим Риффельмахер занимался «Оптимизацией зарядки батареи в солнечном дирижабле с имитацией отжига» в своей бакалаврской диссертации.
Он тоже с большим энтузиазмом относится к дирижаблям на солнечных батареях и в своих симуляциях более внимательно изучил использование батарей днем и ночью. «Аккумулятор заряжается перед полетом, а затем его должно хватить на большие расстояния», — объясняет молодой исследователь. «Это легче сказать, чем сделать, потому что ночью нет солнца, а солнечные батареи не производят электричество». Но оптимизация процесса зарядки делает возможным многое.
В своей работе Риффельмахер и другие студенты смогли показать, что возможны национальные, континентальные и даже межконтинентальные полеты с удовлетворительной продолжительностью полета. «По нашим расчетам, перелет через Атлантику из Нью-Йорка в Лондон занимает около двух дней и одной ночи», — резюмирует результаты профессор доктор Кристоф Пфлаум. «В обратном направлении из Лондона в Нью-Йорк мы рассчитали время полета в три дня и две ночи».
Такое время в пути приемлемо для большинства грузовых рейсов, а также он видит возможность для пассажирских перевозок: «Ведь путешествие на дирижабле гораздо комфортнее, чем на обычном самолете. Здесь есть место и для столовой, и для гостиной, и для стильного двухместные номера для пассажиров».
