תעשיית התעופה מתמודדת עם לחץ גובר על טביעת הרגל של פחמן, עם איגוד התחבורה האווירית הבינלאומי (IATA) נגד פליטות אפס עד שנת 2050, בעוד מרכזי תשומת לב רבים על דלקים תעופה בר קיימא (SAFs) ומניעה חשמלית, מהפכה שקטה יותר נמצאת על tarmac: יחידת הכוח העזר (APU) טורבינות גז קומפקטיות אלה, המספקת חשמל, אוויר, יכולת אווירית, ומנועי אוויר, תוך כדי החלמה מהירה יותר, תוך כדי הפעלת מנועים במהירות גבוהה, באופן משמעותי, תוך כדי הפעלת מערכת אחסון אווירית מטוסים מהירה, באופן משמעותי, כוח אווירית, או מנועים, באופן משמעותי, תוך כדי הפעלת מערכת דלק מהירה יותר, באופן משמעותי, כוח אווירית, באופן משמעותי, באופן משמעותי, כוח אווירית, כוח אווירית, באופן משמעותי, ולהפחית את מערכת דלק אווירית, כוח אווירית, באופן משמעותי, כוח אווירית, כוח אווירית, כוח אווירית, באופן משמעותי, באופן משמעותי, באופן משמעותי, באמצעות מערכת דלק מהירה, כוח אווירית, ואספקת דלק מהירה יותר, כוח אווירית, כוח אווירית, באופן משמעותי, תוך כדי הפעלת מערכת הפעלה מהירה יותר, באמצעות מערכת הפעלה מהירה יותר, תוך כדי הפעלת מערכת הפעלה מהירה יותר, כוח אווירית דלק אווירית אווירית

הבנה של יחידות כוח מסייעות

יחידת כוח עזר היא מנוע טורבינות גז המכיל עצמי, הממוקם בדרך כלל בגוש הזנב או מתחת לקומה של מטוס.תפקידו העיקרי הוא לספק חשמל ומדמם אוויר למערכת בקרת הסביבה (ECS) כאשר המנועים העיקריים אינם רצים. במהלך פעילות הקרקע - לפני הפעלת דלק מצטבר, לאחר הנחיתה, או במהלך תחזוקה - APU מאפשר תאורה תא הטייסת, קופוביניקה, 320, כלומר, צריכת אוויר רגיל, ללא צורך בדלק, או במנוע חשמלי רגיל, אלא גם בטווח של דלק רגיל, תוך כדי נסיעה של 30 ק"מ"מחץ, או תחזוקה, או תחזוקה, כלומר, תוך כדי נסיעה של מנועים, תוך כדי נסיעה של מנועים, כלומר, תוך כדי נסיעה של מנועים, תוך כדי נסיעה של מנועים, תוך כדי נסיעה של דלק בטווח של 30 ק"מטווח קצר.

סוגים וידויים

מעבדים מודרניים מסווגים על ידי גודל ותפוקה כוח.הם נעים מיחידות קטנות עבור מטוסים עסקיים (למשל, Honeywell RE220) ליחידות מסגרת גדולות עבור מטוסים רחב גוף כמו בואינג 777 (FLT:0Honeywell 131-9BFLT:1), כל להסתמך על טורבינות מחוברת גנרטור ומדמם אווירי.

מקרה הסביבה של המעבדים הסולאריים

על פי נתוני הדו"ח של התעופה האירופית:0.200.E.C.E.C.E.FLT: (כולל APU – כ-26% מסך כל הדלק של המטוס, בעוד שהאחוז הזה נראה קטן, הכמויות המוחלטות הן עצומות: תעופה גלובלית הנמשכת כ- 314 מיליון טון של דלק סילון ב-2023.

מעבדים המופעלים על ידי השמש גם מבטלים את הרעש האקוסיבי של מנוע טורבינות, מה שהופך את פעולות הלילה מקובלות יותר ליד אזורי מגורים.שדות תעופה רבים כבר מגבילים את השימוש ב-APU או דורשים חיבור לעגלת חשמל קרקע (IRLT:0ICAO שדה התעופה Air Quality GuidanceFLT:1). APU סולארי המכיל עצמי יאפשר מטוס לפעול ללא כל תמיכה חיצונית, המציע עצמאות מבצעית תוך עמידה קפדנית וסטנדרטי פליטה של רעש.

אתגרים טכניים וחדשנות

למרות תמריצים סביבתיים ברורים, החלפת טורבינות גז מוכחת עם מערכת סולרית-חשמלית מציגה סוללות חד-משמעיות טכניות (0.25 קילוואט) של דלק סילון (12 קילוואטh / ק"ג) עולה הרבה יותר על כך של סוללות ליתיום הטוב ביותר של ימינו (0.25 קילוואטה / ק"ג) לוחות סולאריים יכולים לאסוף אנרגיה רק כאשר המטוס הוא בחוץ השמש זורחת - לא מובטח תנאים כלשהם או כלי אוויר, כדי לספק את הסוללות קבועות, כדי לספק את השמש, כדי לספק את הסוללות, כדי לספק אנרגיה רצופה רציפה.

משקל ואירודינמיקה Constraints

לוחות פוטו-וולטאיים עצמם חייבים להיות קלים, חזקים, ותואמים לעור של המטוס.תאים מסורתיים זכוכית-מכוסים מבודדים הם כבדים מדי ושבריריים מדי עבור תעופה.פתרונות תחת פיתוח כוללים מספרי פילמיום דק (CdTe) תאים גמישים, אפילו לוחות חד-קרקעיים גמישים של סוללות, עם זאת, רק תאים מרובים-טווח גדל על גבי אולטרה-קרקעית-אוויר גמישה, כולל מערך חשמלי גמיש של 20.

יעילות תאים סולאריים ויציבות

מטרות מחקר נוכחיות > 35% יעיל תאים רב-צומת המותאמים לעור המטוס.חברות כמו FLT:0 SunPowerFLT:1 ו- Alta מכשירים מציעים תאים גמישים עם >29% יעילות, אבל אלה עדיין בקנה מידה מעבדה או יקר. Durability הוא עוד דאגה: לוחות חייבים לשרוד שביתות ברק, ברד, עלייה קרח, ורכיבה תרמית מ -55 מעלות צלזיוס בגובה +60 ל-C כדי לפתח מחזורי-20,000 מעלות צלזיוס.

אנרגיה אחסון וסוללות טכנולוגיה

הבנק סוללות עבור APU היברידי חייב לספק כוח שיא של כמה מאות קילווואט עבור התפרצויות קצרות (למשל, מנוע החל) ועומס קבוע של 10-40 קילוואט עבור מיזוג תא.תאים ליתיום הנוכחי עם ניהול תרמי הם כבדים אך קיימא עבור סוללות לטווח קצר-אווירה, עם סוללות חלופיות (למשל, תוכניות קוונטיות או אב-טיפוס של פליטה) אבל הם עדיין לא יכולים לשפר את הגדלים של אנרגיה.

מחקר ופיתוח מיזמים

קבלנים ראשוניים וסוכנויות מחקר הם חוקרים באופן פעיל מושגים סולריים APU של נאס"א (FLT:0) תוכנית מחקר ירוק מחקר אוויר ירוק FLT:1 כולל פרויקט על FLT:2Solar-Electric Hybrid תפעולs:FLT 3FLT:0, אשר מודל את האיזון האנרגיה עבור מטוס 737-class מצויד לוחות סולאריים גמישים על גבי הזרוע העליונה והזנבים מצביעים על הביקושים של ה- 70 גרם לאקלים, וכו '.

באירופה, היוזמה של ההרחבה:0 (Clean Sky 2FIRLT:1) מימנה את היוזמה (FLT:2 SOLAR-APUIR-APUIRFLT 3, סגסוגת של דיוקנאות עצמיים ששולבו לוחות פילים דקים עם 50 סוללות ליתיום-טיטה מולדות (APU) מוצלח ניהלה מחזור קרקע מדומה של 45 דקות ללא כל כוח חיצוני, אשר הגיש פטנט גם עבור לוח עזר איטי יותר מייצב על לוח פתוח, אשר פועל על לוח פתוח, אשר פועל בהצלחה על גבי לוח פתוח, אשר פועל בהצלחה על לוח פתוח, אשר פועל על לוח פתוח, אשר פועל בהצלחה על גבי מטוס מאובטח.

(החברות הפרטיות נעות במהירות:0)ZeroAviaveFLT:1 ו- (FLT:2 Universal hydrogenigveFLT 3: 3 מתמקדות בתאי דלק מימן, אך כמה סטארט-אפים קטנים יותר - כגון FLT:4 SolaraeroFLT:5 ו-FLT:6E-APU SystemsFLT 7 - מפתחים לוחות-שמשיים עבור מעבדים מתקדמים לשימוש בתאים אופציונליים, אשר עדיין ניתן להתקין את לוחות-APUval, ללא שימוש בתאים.

יתרונות כלכליים ומבצעיים

הנהג הכלכלי העיקרי לחברות תעופה הוא חיסכון דלק. APU סולרי או לחסל את שריפת דלק סילון במהלך פעילות הקרקע.עבור חברת תעופה המפעילה 200 מטוסים חד-מנועי עם שימוש יומי ממוצע של שלושה 45 דקות מחזורי APU, החיסכון השנתי של דלק יכול להגיע 2,500 טון למטוס - שווה בערך 1.5 מיליון דולר במחירי הדלק הנוכחיים.

באופן מעשי, APU סולארי מציע גמישות רבה יותר.מטוסים יכולים להישאר בשער לתקופות ארוכות יותר ללא צורך יחידת כוח קרקע (GPU), צמצום התלות על תשתיות שדה התעופה.באקלים קר, סוללות יכול גם לספק חום עבור מנוע חימום, צמצום של החלתות להתחיל ללבוש. Airlines טסה לתוך שדות תעופה עם זמינות GPU מוגבלת (למשל, מרוחקת או מתפתחת מרכזי גלגול) תועלת מצריכת חשמל עצמי, בנוסף לתנאי טיסה נוקשים יותר, או אפסיים, יכול לענות על ידי מערכת ההפעלה.

הסמכה ו-Reulatory Pathway

להביא APU המופעל על ידי השמש לשוק דורש הסמכה של רשויות תעופה כגון FAA (חלק 33 עבור מנועי, חלק 25 עבור שילוב מטוסים) ו EASA (CS-E + CS-25). האתגר הוא כי לוחות סולאריים סוללות ליתיום-יון לא היו מאושרים כתחליףי APU.

  • (FLT:0) הסיכון: סוללות ליתיום 1 יכול לעבור מפלט תרמי אם ניזוק או טעון יתר על המידה.
  • (FLT:0) התערבות אלקטרונית (EMI): החלפה 1:1 אלקטרוניקה כוח מבקר המטען הסולארי ומולטר יכול ליצור EMI אשר מפריע avionics. Shielding וסינון חייב לעמוד בסטנדרטים DO-160.
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ תחת שביתה ברקת: פאנלים 1FLT 1 רכובים על הפתיחת לא חייבים ליצור מסלול עבור זרם ברק כדי להיכנס למערכת החשמל של המטוס.

תקני בטיחות

תהליך מיוחד של FAA (FLT:0) של ה- FAA (ה-ApLT:0) עשוי ליישם עבור מערכות סוללות חדשניות.לדוגמה, סוללות הראשיות של Airbus A350 הנדרש תנאים מיוחדים נפרדים. APU סולארי יהיה צורך דומה בניתוח בטיחות ייעודי (ARP4754A, ARP4761). אימוץ מוקדם עשוי לבחור הסמכה "שליש" - כלומר מערכת השמש ביצירה מקבילה, כאשר הוא מאפשר תוספת של אימון כפול.

שילוב עם מערכות מטוסים קיימות

החלת צי בשירות דורש שינוי של מערכת החשמל (למשל, הוספת אוטובוס אנרגיה ספציפי לשמש, מערכת ניהול סוללות, וממשק עם לוח הבקרה APU של תא הטייס) של המערכת (כגון, שינויים תוכנה נדרשים גם כדי לנהל מחזורי מטען / 270 ולקדם את כוח השמש על APU מסורתי, Airbus ובואינג הם שיתוף פעולה עם ספקי LT (Thales, HoneyFwell) כדי לפתח את אותם מקורות סוללה של 5DC) לממשקים חשמליים יותר עבור חשמל סולאריים חשמליים (R) ל-41 ליטרים חשמליים (R) עם Avolt) עם APU רגיל יותר.

מערכת ההפעלה: Hybrid APU Systems

בטווח הקרוב (2028–2035), התצורה הריאליסטית ביותר היא תצורה של קרינת השמש בעלת טורבינות גז קטנה (שריפת דלק תעופה בר קיימא או מימן) תחזור לעצור את מערכת השמש-החשכה במהלך הקרקע המורחבת מחזיק או עומסים חשמליים כבדים.הטורבינה תפעל רק כאשר יהיה צורך, צמצום דרמטי של פליטות זמן ולאורך זמן, כמו גם עלייה של 20 תאים סולאריים או בינוניים של מערכת העיכול יכול להיות גבוה יותר מגובה על ידי מערכת שמש.

לטווח ארוך יותר, תאי דלק סולריים עם החזון של המטוס החשמלי (FLT:0hydrogen-electricFLT:1 ; תאי דלק הידרוגן מייצרים חשמל; חום הפסולת ניתן להשתמש עבור מיזוג תא.באדריכלות כאלה, לוחות השמש יכולים להשיל - מטען חיץ כי מאלץ את מאזן הדלק (pus, דחוס) במהלך דחיסות אנרגיה אינטנסיבית יותר, למרות שייתכן כי ניתן להשתמש בצריכת דלק גבוהה יותר (אך ניתן להפעיל יותר).

מסקנה

יחידות כוח עזר המופעלות על ידי השמש מייצגות הזדמנות מעשית, לטווח קצר לקצץ את פליטות הקרקע של התעופה ללא המתנה לחשמל מלא של המנועים העיקריים - הטכנולוגיה - לוחות סולאריים גמישים קלים, סוללות בעלות אנרגיה גבוהה, ואלקטרוניקה יעילה של חשמל - התבגר עד לנקודה שבה מפגינים כבר לרוץ.