5月24日，太陽能飛機(jī)“太陽驅(qū)動(dòng)”號從瑞士帕耶訥起飛
5月24日，瑞士太陽能飛機(jī)“太陽驅(qū)動(dòng)”號（Solar Impulse）從瑞士帕耶訥起飛，飛往北非國家摩洛哥。這是這架世界最大的太陽能飛機(jī)的首次跨大洲飛行，在2500公里的里程里，它沒有耗費(fèi)一滴燃油。
一個(gè)月前，世界上最大的太陽能快艇“圖蘭星球太陽”號（MS Turanor PlanetSolar）經(jīng)過20多個(gè)月的巡航，已經(jīng)完成環(huán)球航行，順利返回摩納哥赫爾克里港。
“太陽驅(qū)動(dòng)”飛機(jī)與“圖蘭星球太陽能”快艇給人類帶來最大的好消息是，在目前的技術(shù)條件下，太陽能應(yīng)用在大型交通工具上是完全可行而且可靠的。
國內(nèi)外科學(xué)家紛紛表示，如果能大幅提高光電轉(zhuǎn)換效率，未來人類就能坐上純太陽能驅(qū)動(dòng)的飛機(jī)翱翔天際，搭載太陽能輪船環(huán)游海洋。
太陽能飛機(jī)：完美首秀洲際飛行
1萬塊電池板供持續(xù)飛行48小時(shí)，計(jì)劃2014年實(shí)現(xiàn)環(huán)球夢想
“太陽驅(qū)動(dòng)”號是冒險(xiǎn)家貝特朗·皮卡德與機(jī)械工程師安德烈·博爾施貝格的夢想結(jié)晶。
1999年，皮卡德乘坐熱氣球環(huán)球冒險(xiǎn)。盡管這次飛行非常成功，但讓皮卡德耿耿于懷的是，出發(fā)時(shí)攜帶的3.7噸丙烷氣體著陸時(shí)只剩下40公斤。他因此萌生了建造一個(gè)不消耗燃料的環(huán)保飛行器的構(gòu)想。
“太陽能動(dòng)力飛行探尋新能源將會給人類帶來什么，比航空冒險(xiǎn)還要刺激。”皮卡德說。
博爾施貝格曾是機(jī)械工程師兼飛行員。他的夢想是“找到一種方式建造一架既強(qiáng)勁又輕巧的飛機(jī)，僅需極少量的能源即可滿足高效的飛行。”
當(dāng)皮卡德與博爾施貝格于2003年相遇，“太陽驅(qū)動(dòng)”計(jì)劃便應(yīng)運(yùn)而生。2004年，皮卡德與博爾施貝格共同成立了太陽驅(qū)動(dòng)公司，組織了科學(xué)家團(tuán)隊(duì)70多人。
“太陽驅(qū)動(dòng)”計(jì)劃將在2014年實(shí)現(xiàn)太陽能飛機(jī)環(huán)游世界，而最終的目標(biāo)是用太陽能飛機(jī)實(shí)現(xiàn)永久飛行。
一切都在緊鑼密鼓進(jìn)行中，該項(xiàng)目連續(xù)創(chuàng)下了多項(xiàng)世界紀(jì)錄。2009年秋，“太陽驅(qū)動(dòng)”一代機(jī)HB-SIA成功試飛，成為世界上首架有人駕駛的太陽能飛機(jī)。
2010年7月，HB-SIA成功實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷晝夜飛行，最長飛行紀(jì)錄達(dá)到26小時(shí)10分鐘19秒，也創(chuàng)下了海拔9235米高的紀(jì)錄。
2011年5月13日，HB-SIA從瑞士帕耶訥機(jī)場起飛，途經(jīng)法國和盧森堡，抵達(dá)布魯塞爾，用12小時(shí)59分飛行630公里，成功完成首次跨國飛行。
而這一次的洲際飛行，則是“太陽驅(qū)動(dòng)”號迄今航程最遠(yuǎn)的一次飛行，全程持續(xù)48小時(shí)。
據(jù)項(xiàng)目新聞發(fā)言人介紹，此次飛行的主要目的是協(xié)調(diào)該項(xiàng)目與各機(jī)場的合作并檢驗(yàn)飛行保障水平，作為其在2014年進(jìn)行環(huán)球飛行之前的預(yù)演。
2011年，太陽驅(qū)動(dòng)公司開始建造第二架飛機(jī)HB-SIB，這架經(jīng)過改良的飛機(jī)將承擔(dān)環(huán)球飛行的重任，完成皮卡德的承諾。根據(jù)計(jì)劃，它將以每小時(shí)70公里的均速在20天到25天時(shí)間內(nèi)經(jīng)過中國、歐洲、美國等地上空。
為了完成極具開創(chuàng)性的目標(biāo)，“太陽驅(qū)動(dòng)”號的設(shè)計(jì)處處體現(xiàn)了高吸收低能耗的理念。“太陽驅(qū)動(dòng)”號HB-SIA飛機(jī)是一架具有懸臂的四引擎高單翼飛機(jī)，它擁有傳統(tǒng)的尾翼布置和更高的機(jī)翼伸展，從外形看，像一只輕巧的大蜻蜓。
它的機(jī)翼跨度為63.40米，幾乎與空客A340的機(jī)翼等長，但重量僅有1.6噸，只相當(dāng)于一輛小轎車的重量，是世界上唯一一架尺寸如此大而重量如此輕的飛機(jī)。
它的平均飛行速度約為70km/h。由于僅有一個(gè)沒有密閉的單座座艙，所以其飛行高度，理論最高海拔是8500m，但這已被2010年7月的晝夜飛行實(shí)踐打破。
這架飛機(jī)機(jī)翼下方設(shè)有4個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)艙，各配有一個(gè)10馬力發(fā)動(dòng)機(jī)，一個(gè)鋰聚合物電池組和一個(gè)調(diào)節(jié)充放電及溫度的控制系統(tǒng)。
最令人矚目的是它的動(dòng)力裝置：總共有11628個(gè)太陽能電池板，其中10748個(gè)安裝在機(jī)翼表面上，其余880個(gè)位于水平尾翼。
太陽能電池板能將白天吸收的22%的光能轉(zhuǎn)化為電能，為夜晚的飛機(jī)提供動(dòng)力。這些強(qiáng)勁的太陽能電池板使得“太陽驅(qū)動(dòng)”長時(shí)間持續(xù)飛行成為可能。
2010年7月，“太陽驅(qū)動(dòng)”號完成了首次晝夜試飛。它在陽光充足時(shí)爬升至8500米高空，讓電池盡可能多地儲存能量；臨近夜晚時(shí)，飛機(jī)緩慢滑翔下降到1500米的高度，利用電池儲能繼續(xù)飛行。
目前，“太陽驅(qū)動(dòng)”號僅能容納一個(gè)人，但太陽驅(qū)動(dòng)公司表示，如果未來能夠在技術(shù)上突破太陽光能的吸收問題，大幅度提高電池轉(zhuǎn)換效率，可使飛機(jī)上搭載更多乘員。
根據(jù)該公司的計(jì)劃，或許幾十年后，能承載300名乘客的全太陽能飛機(jī)有望正式投入運(yùn)營。
太陽能快艇：全球首航盛裝落幕
6顆蓄電池2天充滿后可航行3天，現(xiàn)足夠容納40人乘坐
5月4日，“圖蘭星球太陽能船”成功返回港口，與“太陽驅(qū)動(dòng)”一起，宣示了太陽能的可靠性與穩(wěn)定性。
這艘充滿時(shí)代感的太陽能船在2010年9月27日，從法國南部的摩納哥出發(fā)，途經(jīng)十多個(gè)在赤道附近的停留點(diǎn)，總共航行了約60000公里，花了約585天，創(chuàng)下了兩項(xiàng)世界紀(jì)錄：使用太陽能來作持續(xù)時(shí)間最長的旅程和成為第一架環(huán)繞地球的太陽能船。
“圖蘭星球太陽能船”的誕生，與“太陽驅(qū)動(dòng)”號似乎如出一轍：都是由瑞士人發(fā)起，都是探險(xiǎn)家與商業(yè)的結(jié)合，發(fā)起時(shí)間也都在2004年左右。也許這并不是巧合。
2004年，對海事和太陽能應(yīng)用非常感興趣的瑞士商人伊莫·斯多赫萌生了建造太陽能遠(yuǎn)洋船的念頭。在與瑞士著名探險(xiǎn)家拉斐爾·多米揚(yáng)提到上述概念時(shí)，兩人便一拍即合。
這艘船的設(shè)計(jì)出自著名的紐西蘭設(shè)計(jì)師克雷格·盧姆斯的手筆，制造地點(diǎn)則是在制造業(yè)發(fā)達(dá)的德國。
對節(jié)能的追求體現(xiàn)在設(shè)計(jì)的每一個(gè)方面，甚至連船體整個(gè)展開的過程都是通過人手去攪動(dòng)滑輪上的繩索來進(jìn)行，完全沒有耗能機(jī)器進(jìn)行輔助。其他方面必要的耗能也極盡斤斤計(jì)較：引擎以外的器材耗能只占了整體的1%，例如計(jì)算機(jī)、測風(fēng)計(jì)、GPS、儀表和燈泡等。
這艘船的外形極具現(xiàn)代感，船上層平坦覆蓋著一層銀黑色的太陽能電池板，與白色的駕駛室形成強(qiáng)烈的對比。太陽能電池板總面積約為536平方米。在停泊狀態(tài)下，部分太陽能板將收回與船身互相重迭；而在航行狀態(tài)時(shí)，上層的太陽能板便向外伸展以吸 收更多的陽光。
這樣大面積的太陽能電池板給船提供了足夠的動(dòng)力，保障了船在夜間以及陰雨天氣照樣能夠安然航行。在中午時(shí)，電池充電的速度會比引擎的耗電速度快一倍以上，到天黑的時(shí)候一般都仍會有約45%的電量，足以讓引擎支撐到明早的日出時(shí)間。
船上備有的6顆蓄電池在陽光充沛的地方時(shí)只要約2天便可以充滿，在滿電情況下可以提供足夠航行約3天的能量。
在駕駛臺里，24小時(shí)都會有人在監(jiān)察著天氣、電力和航道的變化。船長和船員基于這些信息來計(jì)劃出最有利的航道，不過整體上還是會緊貼著陽光豐沛的赤道來航行。
圖蘭星球環(huán)球航行計(jì)劃旨在利用這艘世界上最大的全太陽能遠(yuǎn)洋船，向人們展示太陽能這種新型能源的實(shí)用性。
“建造這艘巨輪的目的旨在證明，太陽能技術(shù)能在海上等最需要的環(huán)境下工作，這艘船也很好地證明了這一點(diǎn)。”“圖蘭星球太陽”的聯(lián)合建造者、大氣科學(xué)家帕斯卡·高樂皮耶說。
英國帝國理工學(xué)院的電化學(xué)家格雷戈里·沃弗則指出，“圖蘭星球太陽能”項(xiàng)目展示了零排放交通所蘊(yùn)藏的巨大潛力和無限的可能性。他說：“太陽能將會改變海洋運(yùn)輸?shù)拿婷?，而這艘太陽能快艇的建造者們已經(jīng)證明了這一點(diǎn)。”
據(jù)了解，“圖蘭星球太陽”結(jié)束環(huán)球航行后將用作商業(yè)用途，接載乘客。在船甲板的下層，已經(jīng)設(shè)計(jì)了一個(gè)很大空間，足夠容納40人乘坐。
■專家連線
國家能源專家咨詢委員會委員廈門大學(xué)能源經(jīng)濟(jì)研究中心主任林伯強(qiáng)——
純太陽能驅(qū)動(dòng)
商業(yè)運(yùn)用還很遠(yuǎn)
“太陽驅(qū)動(dòng)”與“圖蘭星球太陽能”的成功只說明了太陽能技術(shù)在飛機(jī)輪船上可以應(yīng)用。但這個(gè)實(shí)驗(yàn)的意義并不大。將太陽能應(yīng)用到飛機(jī)和輪船上，我們也早就知道它是可行的。太陽能飛機(jī)與太陽能船都是利用現(xiàn)有的技術(shù)去做的，他們第一個(gè)做出來，因此受到了公眾的矚目。
但它現(xiàn)實(shí)意義并不大。你看“太陽驅(qū)動(dòng)”不像普通的飛機(jī)，而是很像我們做的航空模型。它采用很輕的材料做成，機(jī)身輕巧，耗電就少，因此按照目前的太陽電池的轉(zhuǎn)換效率，能夠支撐它的運(yùn)轉(zhuǎn)。但是要是想達(dá)到普通的載客飛機(jī)的水平，比如波音747，需要多少太陽能板才能送上天？
這個(gè)實(shí)驗(yàn)給老百姓鼓鼓勁倒是可以的，說我們太陽能已經(jīng)可以上天，可以入海了，但對我們專業(yè)人士而言，這個(gè)實(shí)驗(yàn)并沒有解決兩個(gè)基本問題：一個(gè)是要多少太陽能晶片才能支撐起足夠的重量，第二個(gè)就是儲能，在沒有太陽的情況下，能夠走多遠(yuǎn)。
飛機(jī)只要沒有了動(dòng)力就立即會掉下來。輪船倒是可以做大點(diǎn)，因?yàn)楸緛硭陀泻Ｑ蟮母×碇?，但太陽能船也同樣沒有解決這兩個(gè)問題，它的動(dòng)力也是由晶片鋪出來的，要鋪多大，才能吸收足夠的能量？
“圖蘭星球太陽能”號設(shè)計(jì)了40人的空位，但這也是很少的。要達(dá)到正常的輪船的載客水平，可能要做成500個(gè)船那么大，把一個(gè)船弄到鋪滿整個(gè)海面了。
晶板就是靠吸收太陽光然后轉(zhuǎn)換成能量，要有足夠的面積才行。你看太陽能發(fā)電廠，一大片全部都是太陽能晶板，這又能發(fā)多少電呢？比如很早就開發(fā)的太陽能汽車，全身都是太陽能板，但也走不了多遠(yuǎn)。
靠純太陽能驅(qū)動(dòng)，在目前是很困難的。真正拿來商業(yè)運(yùn)用，對人類產(chǎn)生較大貢獻(xiàn)，還差得很遠(yuǎn)。更好的做法是采取混合動(dòng)力，用一部分太陽能，用一部分汽油。除非以后有人能夠把太陽能板做得非常小，并且光電效率轉(zhuǎn)換大幅度提高。
今后我們可以朝著太陽能飛機(jī)和輪船的方向發(fā)展，這個(gè)是不言而喻的。中國目前在太陽能技術(shù)方面的研究主要還是發(fā)熱發(fā)電，先解決太陽能發(fā)電的問題，把轉(zhuǎn)換效率提高，把成本變得更便宜，這才應(yīng)該是大家最看重的。
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