نویسنده : مهراد میری 

بررسی امکان استفاده از انرژی خورشیدی در پروازهای منطقه‌ای کوتاه‌برد

آیا روزی خواهد رسید که هواپیماها بدون حتی یک قطره سوخت فسیلی، آسمان را درنوردند؟
آیا انرژی پاک خورشید می‌تواند جایگزین موتورهای پر سر و صدای جت شود و فصل تازه‌ای در صنعت هوانوردی رقم بزند؟

پرسش‌هایی از این دست، در دهه‌های اخیر ذهن مهندسان، پژوهشگران و فعالان محیط زیست را به خود مشغول کرده است. افزایش بحران‌های زیست‌محیطی، گرمایش جهانی و وابستگی شدید صنعت هوانوردی به سوخت‌های فسیلی، باعث شده پژوهش در زمینه‌ی انرژی‌های تجدیدپذیر بیش از پیش اهمیت یابد. یکی از امیدبخش‌ترین گزینه‌ها، استفاده از انرژی خورشیدی در هواپیماهای سبک و پروازهای کوتاه‌برد است؛ حوزه‌ای که هرچند هنوز در مراحل ابتدایی توسعه قرار دارد، اما آینده‌ای درخشان را نوید می‌دهد.

۱. ضرورت تغییر در منبع انرژی هوایی 
صنعت هوانوردی یکی از منابع قابل‌توجه تولید گازهای گلخانه‌ای است. بنا بر آمار سازمان بین‌المللی هوانوردی غیرنظامی (ICAO)، پروازهای تجاری حدود ۲ تا ۳ درصد از کل انتشار دی‌اکسید کربن جهان را به خود اختصاص داده‌اند. اگرچه این عدد ظاهراً کوچک به نظر می‌رسد، اما رشد سالانه‌ی پروازها و افزایش تعداد مسافران هوایی، این سهم را به‌سرعت در حال افزایش نشان می‌دهد. 
از سوی دیگر، ذخایر سوخت فسیلی رو به کاهش‌اند و هزینه‌ی استخراج و پالایش آن‌ها روزبه‌روز بیشتر می‌شود. در چنین شرایطی، نیاز به یافتن منابع جایگزین، نه تنها برای حفظ محیط زیست بلکه برای پایداری اقتصادی صنعت هوانوردی نیز ضروری است. انرژی خورشیدی با توجه به فراوانی، پاکی و قابلیت تبدیل مستقیم به برق، گزینه‌ای ایده‌آل به شمار می‌رود.

۲. اصول عملکرد هواپیمای خورشیدی 
هواپیماهای خورشیدی از طریق سلول‌های فتوولتائیک نصب‌شده روی بال‌ها و بدنه، نور خورشید را جذب و به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. این انرژی سپس یا به‌صورت مستقیم برای به‌کار انداختن موتورهای الکتریکی استفاده می‌شود، یا در باتری‌های لیتیومی ذخیره می‌گردد تا در ساعات بدون تابش خورشید (مانند شب یا شرایط ابری) مورد استفاده قرار گیرد. 
چالش اصلی در این نوع هواپیماها، نسبت میان وزن، ظرفیت باتری و توان تولیدی سلول‌های خورشیدی است. هرچه هواپیما بزرگ‌تر و مسیر پرواز طولانی‌تر باشد، نیاز به انرژی بیشتری دارد، در حالی که افزودن باتری یا پنل خورشیدی باعث افزایش وزن و در نتیجه کاهش بهره‌وری می‌شود. از این‌رو، فعلاً تمرکز اصلی بر پروازهای کوتاه‌برد و هواپیماهای سبک قرار گرفته است.

۳. نمونه‌های موفق و تجربه‌های عملی 
یکی از برجسته‌ترین نمونه‌های موفق در این زمینه، پروژه‌ی Solar Impulse است که توسط برتران پیکار و آندره بورشبرگ از سوئیس هدایت شد. این هواپیمای خورشیدی توانست در سال ۲۰۱۶ سفری کامل به دور دنیا انجام دهد، بدون مصرف هیچ‌گونه سوخت فسیلی. اگرچه سرعت و ظرفیت آن محدود بود، اما این پرواز نشان داد که امکان‌پذیری فنی استفاده از انرژی خورشیدی در هوانوردی دیگر تنها یک رویا نیست. 
در سطح کاربردی‌تر، شرکت‌های کوچکی در اروپا و آمریکا در حال توسعه‌ی هواپیماهای دونفره یا چهارنفره خورشیدی هستند که بتوانند برای پروازهای آموزشی یا مسیرهای منطقه‌ای تا فاصله‌ی ۳۰۰ کیلومتر مورد استفاده قرار گیرند. این نوع پروازها معمولاً بین شهرهای نزدیک انجام می‌شود و نیازی به توان پروازی بالا یا حمل بار سنگین ندارند، بنابراین مناسب‌ترین گزینه برای آغاز استفاده‌ی عملی از این فناوری به شمار می‌روند.

۴. چالش‌ها و محدودیت‌ها 
با وجود مزایای فراوان، هواپیماهای خورشیدی هنوز با چالش‌های قابل‌توجهی روبه‌رو هستند. مهم‌ترین چالش‌ها عبارت‌اند از:
- چگالی پایین انرژی خورشیدی 
- وزن و ظرفیت باتری‌ها 
- وابستگی به شرایط آب‌و‌هوایی 
- هزینه‌ی بالای تولید 

با این حال، پژوهش‌های گسترده در زمینه‌ی مواد نانو، آلیاژهای فوق سبک و باتری‌های حالت‌جامد (solid-state batteries) امیدواری‌هایی جدی برای رفع این موانع ایجاد کرده است.

۵. مزایا و آینده‌ی پژوهش در پروازهای خورشیدی 
مزایای این فناوری بسیار گسترده است. هواپیماهای خورشیدی هیچ آلودگی مستقیم تولید نمی‌کنند، صدای بسیار کمی دارند، هزینه‌ی سوخت آن‌ها تقریباً صفر است، و در صورت توسعه‌ی بیشتر می‌توانند به استقلال انرژی در حمل‌ونقل هوایی منجر شوند. 
در آینده، ترکیب فناوری خورشیدی با سیستم‌های هیبریدی و موتورهای الکتریکی کم‌مصرف، می‌تواند مسیر را برای ساخت هواپیماهای منطقه‌ای با ظرفیت ۲۰ تا ۳۰ نفر هموار کند. همچنین، پیشرفت در زمینه‌ی سلول‌های خورشیدی انعطاف‌پذیر (flexible solar cells) امکان پوشش سطوح بزرگ‌تر با وزن کمتر را فراهم خواهد کرد.

جمع‌بندی 
استفاده از انرژی خورشیدی در پروازهای منطقه‌ای کوتاه‌برد، گامی بزرگ به‌سوی آینده‌ای پاک، پایدار و هوشمند در صنعت هوانوردی است. هرچند این فناوری هنوز با محدودیت‌هایی مانند وزن باتری‌ها و هزینه‌ی بالا روبه‌روست، اما سرعت رشد فناوری‌های مرتبط، نویدبخش تحقق تدریجی آن در آینده‌ای نه‌چندان دور است. 
شاید پاسخ آن دو سؤال ابتدایی هنوز به‌طور کامل داده نشده باشد، اما مسیر پاسخ روشن است: روزی فراخواهد رسید که پرواز در آسمان، نه تنها نماد پیشرفت فنی، بلکه نماد احترام به زمین و طبیعت خواهد بود.