Píše se rok 2011. Na svou pouť se vydává letadlo, které má jediný úkol: obletět celou modrou planetu. Na tom by snad nebylo nic zvláštního, až na jednu maličkost. Letoun bude veškerou svou energii k letu čerpat ze Slunce.
Mezinárodní projekt Solar Impulse byl zahájen už v roce 2003. Technickou mu zajišťují Evropská kosmická agentura (ESA) i švýcarský federální technologický institut (EPFL) se sídlem v Lausanne. Patronát nad ním převzala i Evropská komise. „Tento program by měl být příkladem, který budeme všichni ve společnosti následovat,“ prohlásil její předseda Jacques Barrot.
214 metrů čtverečních solárních panelů
Navrhované letadlo na první pohled připomíná klasické větroně. Je zde však jeden celkem zásadní rozdíl. Rozpětí křídel dosahuje sedmdesáti metrů, což je o celých deset metrů více, než u dopravního letadla Boeing 747. Jeho povrch je doslova poset solárními články.
Na letadle má být umístěno celkem 214 metrů čtverečních solárních panelů. Ty dodají energii čtyřem lithiovým bateriím. Výsledná rychlost letadla by měla dosáhnout sedmdesát kilometrů v hodině. Má dva motory a zmíněné lithiové baterie slouží jako „úschovna“ energie, takže letoun se může nad zemí vznášet i v noci.
Manažerem projektu Solar Impulse není nikdo menší než Bertnard Piccard (*1958). Tento Švýcar, civilním povoláním psychiatr, se zapsal do historie tím, že společně s Britem Brianem Jonesem jako první v roce 1999 obletěl svět v balonu bez zastávky. Piccard má sklony k extrémním výkonům zřejmě v genech. Jeho dědeček, Auguste Piccard, se stal vynálezcem tlakové kabiny a byl prvním člověkem, kterému se v balonu podařilo dosáhnout stratosféry. Piccardova otce Jacquese pro změnu lákaly hloubky. V roce 1961 se v batyskafu Trieste ponořil na dno Mariánského příkopu, což je nejhlubší místo na Zemi.
Pilot musí zhubnout!
Když Bernard Piccard oblétával ve svém balonu svět, všiml si jedné nepříjemné věci. Při své cestě spotřeboval více než čtyři tuny propan-butanu. „Úkolem této doby je ovlivnění letecké dopravy prostřednictvím využití nových technologií, které splňují požadavky současnosti pro udržitelný rozvoj a využití obnovitelných,“ vysvětluje Piccard.
Základem pro úspěšný let je fungování baterií. Jejich výkon je ovšem do značné míry limitován. Vedoucí projektu a druhý pilot André Borschberg si je této skutečnosti vědom: „Kdybychom měli baterie s dvojnásobnou kapacitou, byl by to hned jiný stroj. Výkonnější a lehčí.“ Tuto nevýhodu se proto konstruktérský tým snaží překonat. Například tím, že váhu, kterou zaberou baterie, vezmou pilotům. Borschberg už nyní drží dietu.
Fotovoltaické články, se kterými se pro letoun počítá, nemají závratný výkon. Je stejný, jako žárovka, která se běžně používá v domácnostech. Technologové ovšem tvrdí, že když se podstatně sníží spotřeba, pro let to bude stačit. I proto je rozpětí křídel takové, jaké je. Odpor vzduchu se zmenšuje a motor se tolik „nenadře“.
Nesnesitelná lehkost letu?
Jak již bylo řečeno, na programu Solar Impulse švýcarští a francouzští vědci pracují již pět let. Svá pracoviště mají rozeseta po Švýcarsku, Francii a Německu. Ze začátku se technologové nehnuli od počítačů. Simulovali nejrůznější meteorologické podmínky, jaké může letadlo na své cestě potkat, ale i chování samotného letounu. Až po čtyřech letech testů se odhodlali k prvnímu virtuálnímu letu. Ten dopadl úspěšně a tak se od počítačů mohlo přejít k reálným konstrukcím.
Letadlo musí být lehké, proto jsou při jeho konstrukci využívána uhlíková vlákna, která jsou tenčí než jediný milimetr. Zároveň je nutné důkladně zvážit, jak bude vypadat technologického vybavení kokpitu. Každý přístroj je sice důležitý, ale také něco váží. Proto dochází k jejich redukci. Snad při ostrém startu nebude pilotům nějaké podstatné vybavení scházet.
Hřejivou deku s sebou
Piloti solárního letadla, které obletí svět, to vůbec nebudou mít jednoduché. Letoun bude létat ve výškách nad 10 000 metrů, kde ho nepotkají ani turbulence ani mraky oblačnosti, se kterými by měl dost vážné problémy. Pilot si proto užije let ve velmi chladném kopkitu. Okolní teplota může dosáhnout až -60 C.
Bernard Piccard si je vědom, že budoucnost letectví se nenachází jen v čistě solárním pohonu. Podle něj však podobné výzkumy a testy otevírají cestu k ekologičtější letecké dopravě. Letecká doprava se podílí na produkci skleníkových plynů a působí znečištění ve vyšších vrstvách atmosféry než doprava pozemní.
Cesta kolem světa
Prototyp švýcarského solárního letadla se k nebesům vznese již tento podzim. Ještě nikdy předtím letoun na solární pohon s pilotem na palubě nevyletěl po západu slunce. Konečná verze letadla by měla být hotova nejpozději v roce 2010. V tu dobu proběhne i první náročný let, jímž bude transoceánská cesta přes Atlantik. A v roce 2011 by Piccard s Borchsbergem měli uskutečnit první let kolem planety v letadle na sluneční pohon.
Je samozřejmé, že letoun neobletí Zemi na jediný zátah. Při jedné „směně“ stráví pilot ve vzduchu tři až čtyři dny, poté se při přistání vymění. V plánu je celkem pět zastávek, na každém z kontinentů jedna. Zastávky nebudou sloužit jen k načerpání nových sil, ale i propagaci a prezentaci. Inu, i takový bohulibý projekt potřebuje ruku zkušeného marketingového specialisty.
Piccardova vize je lákavá
Projekt Solar Impulse nemá problémy se sháněním finančních prostředků. Ochrana životního prostředí je pro řadu firem věcí image a proto se nerozpakují podobné projekty sponzorovat. Ze sponzorských darů přišlo na účet projektu 67 milionů dolarů, což odpovídá dvěma třetinám celkového rozpočtu. Mezi dárce se například zařadila společnost Omega, Deutsche Bank či belgický výrobce plastů Solvay. Ten má zřejmě k Piccardově rodině blízko, protože už v roce 1931 podpořil projekty Bernardova dědečka Augusta.
Slunce, Země a lidstvo
4,5 miliardy let př. n. l. – Poté, co se z prachu kolem Slunce zformovaly planety, první sluneční paprsky dopadají na cosi, co se v budoucnu stane kolébkou lidstva.
7. století př. n. l. – V Asýrii se k rozdělání ohně začíná používat soustředění slunečních paprsků skrze broušené krystalické čočky.
4. století př. n. l. – Řekové používají sluneční hodiny.
1. století n. l. – Italský dějepisec Pliny Younger staví ze sklenic pasivní slunečný dům. Tato technologie mu umožňuje mít v interiéru domu stálou teplotu.
14. století – Národy indiánských kultur obývaly stavení, která byla orientována čelní stěnou na jih, na kterou dopadalo zimní slunce. Zdi byly z kamene a ze sušených cihel.
1556 – Německý učitel a básník Georg Fabricius při pokusech s chloridem stříbrným zjistil, že sluneční svit může vyvolávat chemické reakce.
18. století – Francouzský chemik Lavoisier Antoine staví sluneční pec pro roztavení platiny.
1727 – Isaac Newton vysvětluje rozklad slunečního světla.
19. století – V Evropě se objevují první skleníky
1827 – V Chile byla sluneční energie použita k získávání pitné vody destilací slané vody. S denní produkcí okolo 23 tun pitné vody za den zůstalo toto ojedinělé zařízení v provozu 40 let.
1884 – Francouzský vědec August Mouchot sestrojil parní stroj na bázi solární energie.
1908 – Americká společnost Carnegie Steel představila slunečního kolektor vhodný pro umístění na domy.
1941 – Ve státě Florida jsou zprovozněny solární ohřívače vody.
1950 – Architekt Frank Bridgers projektuje kancelářskou budovu, která je vyhřívána sluneční energií. Je to první budova, která využívá slunečního záření.
1958 – Solární články se využívají při kosmickém výzkumu.
Využití sluneční energie
Skrze sluneční paprsky dopadne na zem každý rok dvacettisíckrát více energie, než lidstvo spotřebuje. Dokonce i střecha jednoposchoďového domu v chladnější Skandinávii získá desetkrát více energie, než tento dům spotřebuje na vytápění. Sluneční energii lze použít na výrobu elektrické energie, pro ohřev teplé užitkové vody nebo na vytápění.
Solární články jsou polovodičové prvky, tenké asi jeden milimetr, které mění světelnou energii v energii elektrickou. Celkově se obvykle daří přeměnit v elektrickou energii jen asi 17 procent energie dopadajícího záření. Na spodní straně článku se nachází plošná průchozí elektroda. Horní elektroda je uspořádána do tvaru dlouhých prstů. Povrch solárního článku je chráněn skleněnou vrstvou. Ta slouží jako antireflexní vrstva, vzniklá napařením oxidu titanu, který článku dodá charakteristický tmavomodrý vzhled, a zabezpečuje tak, aby co nejvíce světla vniklo do polovodiče.
Jako polovodičový materiál se používá převážně křemík. Jiné polovodičové materiály, např. galium arsenid, kadmiumsulfid, kadmiumtellurid, selenid mědi a india, nebo sirník galia se zatím zkoušejí.
Výroba elektrické energie solárními články má mnoho využití, od solárních kalkulaček až po energetické zabezpečení horských chat v rozsahu jednotek až desítek kW. Elektrický výkon je dán celkovou plochou a účinností solárních článků. Při ploše jednoho decimetru čtverečního a plném slunečním svitu může dávat článek výkon 1,25 W a to při napětí 0,5 V a proudu 2,5 A. Vyšší napětí se získá sériovým řazením a větší proud paralelním řazením. Panel bývá složen z 33 až 36 křemíkových solárních článků.
