Icon up Overzicht

Exaktueel: Zonnevlucht

Onderwerp: Licht, Optica (licht en lenzen) (havo)

havo/vwo, Energie, havo/vwo, 15 minuten

Een opgave van de redactie van Stichting Exaktueel. Op basis van artikelen in de media worden opgaven gemaakt die aansluiten bij het natuurkunde onderwijs in het voortgezet onderwijs.

Bron: Technisch Weekblad, 27 juni 2009

Vliegen op zonnekracht is weliswaar al eerder vertoond maar de op de Zwitserse luchthaven Dübendorf gepresenteerde SolarImpulse HB-S1A kan hoogstwaarschijnlijk letterlijk naar nieuwe hoogten reiken. In 2010 moet het louter op zonnecellen vliegende gevaarte anderhalve dag in de lucht blijven.

De komende week voert het team rond SolarImpulse de eerste testvlucht uit. Een spannend moment, want de HB-SIA verkent de grenzen van het technisch haalbare. Met 61 meter heeft hij de vleugelspanwijdte van een flink verkeersvliegtuig. Een kleine twaalfduizend zonnecellen zorgen voor de benodigde energie, die wordt opgeslagen in vierhonderd kilogram lithium-polymeeraccu’s. Toch weegt het hele toestel maar anderhalve ton.

‘Dat is alleen mogelijk geworden door de zeer innovatieve koolstofvezelversterkte structuur,’ meent Christian Le Liepvre van Fondation Altran pour l’Innovation, een deelnemer in het project.

Vier elektromotoren – samen 9 kW sterk –drijven langzaam draaiend 3,5 meter grote propellers aan. ‘Ook dat is een uitdaging, want het reductiemechanisme moet bij min vijftig Celsius nog licht draaien.’

Indien de tests goed verlopen, begint men met de bouw van de tweede generatie (HB-S1B). Die krijgt een spanwijdte van tachtig meter en biedt grotere veiligheidsreserves, zodat een vlucht rond de wereld op verantwoorde wijze mogelijk wordt. Le Liepvre: ‘Hij moet hoogten tot 12.000 meter bereiken en krijgt daarom een drukcabine. Geen verwarming, dat kost te veel energie.’

Vragen en opdrachten

Op de website solarimpulse.com zijn wat meer gegevens over dit vliegtuig te vinden. Daaruit halen we het volgende. De totale oppervlakte van de zonnecellen bedraagt 200 m2. De zon heeft op zijn sterkst en vermogen van 1 kW/m2. Dit levert gemiddeld over een etmaal een vermogen van 250 W/m2. De maximale snelheid van het vliegtuig bedraagt 70 km/h.

a) Maak eens schatting van de breedte van een vleugel.

b) Leg uit dat de waarde van het gemiddeld vermogen past bij het gegeven maximaal vermogen.

c) Bereken het rendement van de zonnecellen, uitgaande van het gemiddeld vermogen van het zonlicht

d) Waarom zijn er in het vliegtuig accu’s nodig?

e) Waarom is het belangrijk dat alle apparatuur nog bij lage temperatuur werkt?

f) Maak een schatting van de luchtwrijvingskracht als de Solar Impuls op topsnelheid vliegt.

g) Om hoger te vliegen is een hogere maximumsnelheid nodig. Leg uit waarom.

h) Hoe zijn de tests verlopen? Kijk of je daarover op internet informatie kunt vinden.

Meer opgaven van de redactie van Exaktueel kunt u hier vinden.