Estudiants de l’ETSEIAT realitzen el primer vol a Espanya d’un avió solar no tripulat dissenyat amb tecnologia pròpia

Solar endeavour UPCUn grup de 7 estudiants de l’ETS d’Enginyeries Industrial i Aeronàutica de Terrassa (ETSEIAT) de la Universitat Politècnica de Catalunya. Barcelona Tech (UPC) ha construït un avió solar no tripulat de 5 metres d’envergadura desenvolupant tecnologia pròpia i han aconseguit que voli durant gairebé 6 hores consecutives gràcies a l’energia del Sol. Els estudiants, que formen l’equip Trencalòs de l’ETSEIAT, han  batejat l’avió amb el nom de ‘Solar Endeavour UPC’ i han comptat  amb la col·laboració  d’empreses com ara GTD o CATUAV i amb el suport del programa INSPIRE de promoció de talents emprenedors de l’ETSEIAT. Actualment, els avions no tripulats tenen una autonomia limitada, però amb l’energia del Sol es poden mantenir volant, quasi ininterrompudament, durant dies consecutius i sense produir cap emissió de CO2. Veure el vol solar fent clik aquí

 

Un grup de 7 estudiants de l’associació ‘Trencalòs Team’, de l’ETSEIAT de la UPC, han assolit un repte tecnològic en l’àmbit aeronàutic. Han desenvolupat tecnologia per fer volar el Solar Endeavour UPC, el primer  avió a Espanya construït per estudiants que funciona  amb energia solar fotovoltaica. L’objectiu principal del projecte era la incorporació eficaç de cèl·lules solars a les ales i el disseny del Sistema de Gestió d’Energia (SGE), una tecnologia dissenyada amb èxit a molts països i no disponible ni a Catalunya ni en tot l’Estat, què es essencial pel funcionament d’un avió solar.

 

Finalment, després de 18 mesos de treball extracadèmic i per iniciativa pròpia, els estudiants han construït un avió solar que han fet volar durant gairebé 6 hores consecutives a l’aeroclub Sedis, a la Seu d’Urgell, gràcies a l’energia del Sol. La col·laboració universitat-empresa per assolir el repte ha estat clau. GTD Sistemas de Información, una de les principals valedores del projecte, ha assignat un enginyer per donar-hi suport tècnic.

 

Funcionament  

El Solar Endeavour ha aconseguit volar durant 5:48 h gràcies a una gestió intel·ligent de l’energia. El motor  s‘alimenta  a través de 2 fonts energètiques: les bateries i el panell solar. Durant les hores de màxima insolació (10 a 18h), el panell solar és capaç de subministrar més de la meitat de l’energia necessària perquè l’avió es pugui mantenir en vol estable, allargant la vida de les bateries. Per tant, tot i que el Sol no és una font d’energia constant, gràcies a aquest sistema l’avió és capaç de volar sempre, amb les bateries que es carreguen quan hi ha bons nivells d’insolació.

 

Realitzar  una correcta i eficient gestió de totes les situacions durant el vol, com ara l’ascens i el descens, els canvis tèrmics, les descendències, el fort vent o la baixada de la intensitat solar, és molt complex. Es necessita un sistema intel·ligent, el Sistema de Gestió d’Energia (SGE), que garanteixi la potència i la maniobrabilitat que el pilot necessita en tot moment per controlar la nau correctament, des de la cabina de pilotatge terrestre.  Solar endeavour treballant

 

De fet, una de les dues màximes dificultats del projecte consistia a garantir l’autonomia energètica del Solar Endeavour UPC. Per això, l’equip va haver de crearun Sistema de Gestió d’Energia (SGE) propi, que s’adaptés al disseny de l’aeronau i que distribuís l’energia que proporcionen les cèl·lules solars i les bateries per alimentar el motor, tot establint una estratègia de gestió d’energia per maximitzar l’autonomia de l’avió.

 

El SGE no és un producte comercial disponible al mercat, ja que les seves especificacions són molt concretes i exigents per al cas d’un avió solar. D’aquesta manera, en aquest projecte s’ha desenvolupat un SGE exclusiu, amb un algorisme de control propi per maximitzar l’autonomia de l’aeronau. S’ha dissenyat el circuit electrònic i s’ha implementat el circuit amb components d’alta qualitat i eficiència, seguint els estrictes requeriments d’operació.

 

El SGE és un dels pilars del projecte i no només ha donat com a fruit un sistema aplicat a aquest prototip d’avió solar, sinó que ha propiciat el disseny d’una arquitectura escalable a qualsevol tipus d’aeronau solar.

 

Adaptar les cèl·lules solars

Una altra de les principals dificultats amb que s’enfrontaven els estudiants va ser l’adaptació de les cèl·lules solars a les ales; un repte tècnic de gran complexitat degut a l’enorme fragilitat del silici monocristalí, que és el material amb el qual estan fabricades. És imprescindible que la interferència entre les cèl·lules solars i el perfil aerodinàmic de l’ala sigui mínima, d’aquí a que aquesta tecnologia sigui crítica per a l’èxit dels avions solars. I és que un espessor excessiu o un acabat superficial rugós podria provocar despreniments del flux d’aire sobre l’ala i l’avió perdria  el control.

 

En un avió solar, les cèl·lules solars es col·loquen sobre les ales i, ocasionalment, a la cua, per aprofitar tota la superfície possible i poder acumular  el màxim d’energia possible. Aquest fet implica que les cèl·lules solars s’hagin d’adaptar i fixar en una superfície corba i aerodinàmica de l’ala. Les cèl·lules solars tenen un espessor de 2 dècimes de mil·límetre i no són gens flexibles, de manera que és molt difícil adaptar-les sense trencar-les. El panell construït pels estudiants ha estat un èxit, doncs han aconseguit que el conjunt de les cèl·lules solars amb el seu recobriment de protecció tinguin un espessor inferior a 1mm, i això permet que l’avió voli correctament.

 

El Solar Endeavour  disposa d’un sistema de telemetria i control a distància proporcionat per l’empresa CATUAV. Aquest sistema inclou una càmera de vídeo a bord, instrumentació per a l’assistència al pilotatge de l’avió, i un sistema GPS per a la navegació. El sistema té un abast màxim de 15 km i ha permès fer volar l’avió amb molta seguretat, alhora que proporciona dades en temps real a la base de control terrestre per a la presa de decisions durant el vol.

 

Aplicacions

 

Els avions solars són la plataforma perfecta per augmentar les capacitats dels avions no tripulats. De fet, amb la gran expansió que han experimentat els Unmanned Aerial Vehicles (UAV), s’ha vist com les capacitats d’aquestes aeronaus són limitades degut a la poca autonomia que tenen en aplicacions civils de baix cost. Aquest tipus d’avió, combinat amb les tecnologies del vol solar, pot tenir la capacitat de volar durant dies sobre una zona, amb aplicacions com la prevenció d’incendis forestals, el control de trànsit o les comunicacions en zones aïllades o missions científiques. El projecte Solar Endeavour vol ser un clar exemple del potencial que aquestes tecnologies es poden aplicar en entorns civils.Equip del Solar Endeavour UPC

 

L’equip

 

Els estudiants de l’associació Trencalòs Team de l’ETSEIAT que participen al Solar Endeavour UPC són Joaquim Creus Prats, Carles Felip Aragón, Josep Fernández Coll, Marta Marimon Mateu, Ignacio Pedrosa Lojo, Arnau Pons Lorente i Xavier Serena Alòs. Aquest projecte s’emmarca dins del programa INSPIRE de promoció de talents emprenedors, que impulsa l’ETSEIAT de la UPC.

 

Col·laboració amb empreses

 

Per aconseguir el seu somni, els estudiants han comptat amb l’ajut de més de 6 empreses. Així per exemple, GTD Sistemas de Información S.A. és la principal impulsora i patrocinadora del projecte, la qual ha designat un enginyer com a tutor de la relació empresa-universitat. El fabricant de làsers ROFIN IBERIA ha facilitat el servei de tall de cèl·lules solars amb un làser d’altes prestacions. Aquestes cèl·lules fotovoltaiques d’alt rendiment són cortesia de l’empresa Heliene S.L.  El Centre Tecnològic de Manresa-CTM ha patrocinat l’àrea de gestió d’energia solar del projecte. Airtech Vacuum Solutions ha facilitat consumibles de treball amb composites. Finalment, l’empresa CAT UAV ha proveït un sistema de telemetria i control remot, amb el qual es pot pilotar un avió d’aquestes característiques com si es tractés d’un avió tripulat. També han donat suport al projecte el Club Sedis de la Seu d’Urgell i el Centre Internacional de Mètodes Numèrics a l'Enginyeria.

 

Veure en aquesta mateixa pàgina web


‘Història del  primer vol d’un  avió solar no tripulat a l’Estat desenvolupat per estudiants’

Fitxa tècnica del Solar Endeavour UPC

 

Característica

Valor

Velocitat de creuer

58km/h

Velocitat màxima

90km/h

Autonomia

6h

Envergadura de l’avió

5m

Longitud de l’avió

1,8m

Massa en operació

11,3kg

Capacitat 5 bateries

40Ah

Massa 5 bateries

2,5kg

Potència màxima cèl·lules solars

70W

Consum mitjà motor

11A

Potència motor en creuer

127W

Potència màxima del motor

500W

 

Més informació:


http://tinyurl.com/fbsolen

http://twitter.com/#/SolarEndeavour
http://tinyurl.com/WEBsolen
http://www.etseiat.upc.edu