从陆地、海上到空中,新一代太阳能交通工具陆续创造着新的纪录,将太阳能技术推向新的疆域。
这架实验飞机的翼展超过63米,相当于一架空客A340客机,但它们看上去弱不禁风,上面覆盖着11268块光伏电池,在晨光中呈现深蓝色。电池驱动的4个10马力的推进器开始安静地旋转。55岁的医生兼冒险家伯纳德·皮卡德戴着头盔和氧气面罩,完成了最后的检查。这架SolarIm-pulse慢慢地向前滑行,终于抬起机身,离开地面。到了空中,这架外表有些滑稽的飞机似乎突然轻盈起来,像是一只优雅的白鹤。它似乎不是在飞,而是在漂浮。皮卡德绕着马特洪峰(意大利和瑞士边境上阿尔卑斯山的一座高峰)盘旋了整整12个小时,在日落后才降落。So-larImpulse是一架可以永不降落的飞机。今年夏天,它会飞越英国。5月,它从美国旧金山起飞,经过纽约,7月在JFK机场降落,用5个阶段横跨美国。皮卡德和另一位项目发起人前瑞士空军飞行员安德烈·博尔施伯格轮流驾驶飞机。此次飞行创造了历史;它飞行的距离超过了此前任何一架太阳能飞机。
剑桥大学学生们设计的太阳能赛车R esolution将于10月参加在澳大利亚举行的3000公里世界太阳能车挑战赛。
飞越美国的是一架原型机HB-SIA.它的升级版HB-SIB计划于2015年完成环球飞行。由于没有同类竞争者,它将独自拥有整个天空。但是,在陆地和海洋上,新的一代太阳能交通工具正在创造新的纪录。太阳能似乎是最沉闷的一种清洁能源:它就静静待在那里,吸收阳光。风能至少还有旋转的涡轮发电机。现在,世界各地的多个项目正在将最尖端的光伏发电技术应用于大胆的冒险之中,如果因此产生的新技术在未来能够拯救地球当然更是意外的收获。
皮卡德创建Solar Impulse是因为他讨厌化石燃料。它们差点让他送命。1999年3月,他和英国飞行员布莱恩·琼斯一起完成史上第一次不间断热气球环球旅行。“我们带着3.7吨业态丙烷起飞,”他说,“降落时只剩下40公斤。”皮卡德因此发誓,他的下一次环球旅行将依靠清洁能源。皮卡德战胜了理查德·布兰森和史蒂夫·福塞特等冒险家,创造了热气球旅行的历史。然而,这依然是一次落后于时代的冒险。第一次不间断空中环球旅行完成于1949年;第一次不加油环球飞行1986年由迪克·鲁坦完成。为了创造历史,皮卡德不得不用一种技术陈旧的工具———气球。“Orbiter3(皮卡德所乘坐的热气球)是200年气球飞行史的终点,”皮卡德说,“但Solar Impulse是航空史新篇章的开始。”
这是一种新型探险,崭新的冒险。皮卡德生于冒险世家。他的父亲雅克·皮卡德曾驾驶潜艇潜入海洋最深处;他的祖父奥古斯特·皮卡德是一位医生也是爱因斯坦的朋友,1931年5月,他乘坐自己发明的气球飞抵10英里高空,成为第一个进入平流层的人。
今天,在伯纳德·皮卡德看来,现代探险家的任务是“保存或改善地球上的生活质量。我认为,开拓精神的重点已经不是征服星球,因为这已经实现。已经有12个人曾经登上月球。有必要再加上第13或14人吗?我认为,现在的开拓者精神的重点在于提高生活质量,更好地照料我们生活的这颗星球。SolarImpulse正是这种心态的象征。我们可以做得更好。”
皮卡德和博尔施伯格最初曾考虑过建造一艘太阳能飞艇,但很快意识到,它的难度并不亚于太阳能飞机,而且速度更慢。2003年11月,在完成可行性研究和飞机模型之后,两人宣布了SolarIm-pulse计划。他们用接下来10年的时间筹集资金,创建公司,同时设计飞机。
Solar Impulse的太阳能电池厚度只有135微米,相当于人类头发;它的发动机能耗损失只有6%;它的机身和机翼主体材料为碳纤维,每平方米重量仅25克,只有纸张的1/3.升级版HB-SIB可日夜连续飞行,最大速度达每小时70公里。“我们用2007年的技术建造了第一架飞机,”皮卡德说,“第二架则采用了2015年的技术。”
Solar Impulse总部位于瑞士洛桑。如果皮卡德需要向人请教靠清洁能源环游地球的经验,他无需走多远。最先完成环球之旅的清洁能源交通工具是一艘名叫“图兰诺太阳星球”的全太阳能双体船。建造这艘船的Planet Solar(太阳星球)公司的总部也位于这座城市。Planet Solar的执行总裁和创始人帕斯卡·古尔佩说,太阳能动力海空交通工具的同时研发———PlanetSolar是在SolarImpulse创建两年后创建的———得益于商业光伏电池技术的成熟:“那时,光伏电池开始大批量生产,但与此同时,它的市场份额却很小。我们基本的概念是想要展示太阳能的成熟可靠,展示用太阳能可以做些什么。地球一小时接收的太阳能就足够全人类消耗一年。技术是现成的,已经可以采摘。”
“图兰诺太阳星球”于2010年9月开始环球之旅,巡航速度只有每小时7.5海里———“速度不重要,”古尔佩说,“关键是要创造第一”———在苏丹和也门海域航行时有法国海军的护航。2012年5月,这艘双体船返回摩纳哥,完成旅行。虽然速度慢,但它效率很高:感谢强大的存储能力和低能耗,在没有阳光的情况下也可连续航行3天,证明了太阳能技术的高度可靠。“没有烟雾,没有震动,没有噪音地在海上航行是一种很奇妙的感觉。现在”太阳星球“号正作为一个海上科研平台,供科学家们研究墨西哥湾洋流。
对于太阳能交通工具而言,天空和海洋都代表着独一无二的挑战,需要独特的解决方案和很多研究资金。Solar Impulse的10年预算高达9000万欧元。“太阳星球”号造价达到1500万欧元。相比之下,太阳能车成本要低廉很多。剑桥大学生态赛车团队(Cambridge University Eco Racing,简称Cuer)设计了一款太阳能车,计划参加10月在澳大利亚举行的3000公里太阳能车挑战赛。这款车的研究团队包括60名学生。Cure的预算只有50万英镑,大多来自善意的捐款,依然比前一年的预算多出4倍。(第一届世界太阳能车挑战赛创建于1987年,Cuer创建于2007年)。这个小组还通过群众集资平台Kickstarter获得了几百笔小额捐款;任何人通过PayPal捐款超过10英镑就有资格把他们的大名印在车身上。
这些捐款,加上集思广益得到了回报:Kickstarter筹集的钱就足以让Cuer设计制作一款创新的玻璃顶盖,完全有别于其他的竞争对手。“所有太阳能车的顶部都被设计得又平又大,”Cuer项目经理,20岁的格顿学院工程系学生马里奥-盖伊说,“但我们的想法是,如果能够把车造得更小巧、线条更流畅,那么就不需要耗费那么多能量。因此无需那么庞大臃肿的表面。无需建一个又大又平的车顶。”今年的Cuer赛车被命名为“Resolution”,外形像一滴眼泪。尾部安装有“太空级别”的高效太阳能电池板,可以不断自我调节方向,永远朝太阳。玻璃外壳有助减少空气阻力,并可让95%的阳光穿透。“我们做了很多计算———痛苦的计算———我们认为这一设计应该很有竞争力,甚至可能赢得冠军。”
这辆车体型小巧,长4.5米,最宽处0.8米,最高处1.2米,最高时速达140公里。最令人惊叹的是,从设计图纸到最终成品,Cuer只用了8个月。“每个人都希望突破极限,”马里奥-盖伊说,“如果你总是墨守成规,那么也只能得到相同的结果。人们相信我们并非因为我们使用清洁能源,而是看好它的创新,当然使用太阳能则是锦上添花。”
Cuer对太阳能车的创新源于挑战赛组织者制定的新规则,为强调安全性,新规则要求参赛车辆必须有4个车轮,而不是过去常见的3个轮子,驾驶舱必须更大。规则的修订迫使新的参赛车辆更具实用性。比赛主办者希望,为比赛而研发的高科技最终可以出现在日常生活中。这个月,荷兰研究者发布了一款家用太阳能车,在阳光明媚的日子可行使驶420英里,阴天可行驶250英里。而且该车价格低廉,它的太阳能电池只需2000英镑。意大利公司Interactive Fully Electrical Vehicles(互动全电动车)也在开发太阳能汽车。美国版的NissanLeaf电动车配有一块太阳能电池板,可慢慢地给辅助电池充电。
所有这些项目有一个共同的目标。“我们和Solar Impulse、还有太阳能车的研发团队都有着紧密联系,”古尔佩说,“以不同的方式,我们朝着一个方向在努力———传播太阳能技术,向尽量多的观众展示,我们可以在日常生活中使用这一技术。”