Affinché Solar Impulse possa decollare, i motori devono essere alimentati dai migliori pannelli solari. E affinché l’aereo possa continuare a volare anche di notte, deve essere dotato di batterie compatte ed efficienti.

Solar Impulse vive dell’energia del sole. Una delle principali sfide degli ingegneri è rendere quest’energia disponibile per i motori in modo il più possibile efficiente e sfruttabile, e in un modo che permetta di volare di giorno come di notte. I componenti elettrici più importanti, oltre ai quattro motori speciali, sono quindi i pannelli solari e le batterie.

Le celle solari provengono dall’azienda californiana Sunpower, uno dei principali produttori di impianti fotovoltaici di grandi superfici per uso commerciale. In termini di efficienza delle celle solari, Sunpower è un passo avanti rispetto alla concorrenza. Questa settimana l’azienda ha stabilito un nuovo record mondiale con il 24,2 per cento di resa. Solitamente l’azienda fornisce solo pannelli solari completi, con celle solari integrate stabilmente. Per Solar Impulse si è fatta un’eccezione: per poter rivestire completamente la superficie delle ali, Sunpower ha fornito celle solari singole, a condizione che l’impiego di ciascuna cella sia documentato e rintracciabile. Ciò per assicurare che le celle non vengano utilizzate fuori dal progetto.

Ogni chilo «pesa»

Le batterie sono fornite dall’azienda sudcoreana Kokam, un’affiliata di Dow Chemical e TK Advanced Battery. Kokam è una delle aziende leader nel mercato in forte crescita delle batterie per le auto elettriche. Le batterie che verranno utilizzate da Solar Impuls sono ai polimeri di litio, la cui caratteristica è di durare più a lungo e di avere maggiore capacità rispetto alle tradizionali batterie agli ioni di litio. Settimana scorsa le attuali quattro batterie, dotate di una capacità di immagazzinamento complessiva di 80 000 Watt, sono state sostituite con altre che pesano 5 chili in meno al pezzo, ma con la medesima capacità d’immagazzinamento della carica elettrica. È stato quindi possibile guadagnare 20 chili, un contributo non indifferente alla riduzione del peso. Per Solar Impuls ogni chilo «pesa» letteralmente. Complessivamente le batterie rappresentano il 25 per cento del peso dell’aereo. I pannelli solari sono stati progettati per un peso totale massimo del velivolo di 1600 chili.

Decisivo è l’angolo

Circa 12'000 celle solari rivestono i 200 metri quadrati di superficie delle ali e dell’impennaggio orizzontale posteriore. La potenza erogata dalla celle dipende dalla forza dell’irradiazione solare. Decisivo è pure l’angolo con cui la luce arriva sulla superficie. Se i raggi del sole arrivano piatti, come nella prima mezz’ora dopo l’alba e nell’ultima mezz’ora prima del tramonto, la resa di corrente è fortemente limitata. Tuttavia la resa delle celle in presenza di una leggera nuvolosità, che diffonde la luce del sole, può addirittura essere più elevata dell’irradiazione diretta. In linea di massima le celle devono essere in grado di coprire il fabbisogno di corrente dell’aereo in volo e in aggiunta di caricare le batterie. A tale proposito va considerato anche quanto «gas» dà il pilota. Ogni motore di HB-SIA consuma a pieno regime 9 kW (pari a 12,2 CV), tuttavia per un massimo di cinque minuti, poiché in seguito i motori iniziano a surriscaldarsi. Nel funzionamento continuo normale il consumo è di appena 5,5 kW (= 7,5 CV) e a potenza minima solo 2,4 kW (= 3,3 CV). Questo minimo è sufficiente per mantenere in volo l’aereo, ma non permette il volo in salita. Tutte le apparecchiature di bordo consumano inoltre complessivamente 250 Watt di corrente. Il sistema super leggero di comunicazione sviluppato da Swisscom, ad esempio, consuma 50 Watt.

Responsabile dei sistemi elettrici è Sébastien Demont. L’ingegnere elettrotecnico è lo specialista del software di bordo e dei sistemi in tempo reale. Tra i suoi compiti vi sono anche la scelta e l’integrazione delle varie tecnologie, che vengono utilizzate sull’aereo, nonché il design, l’architettura e i test dei sistemi elettrici e delle funzioni di comando.