为救灾设计的光电能源飞艇

　　设 界

　　苏峰

　　近日，主修工业设计的大学生Andrew Leinonen提出的“光电能源飞艇”设计概念赢得了2008 ACIDO Rocket Show“自然灾害类”第一名。

　　这项设计试图综合飞艇与再生能源发电两种不会破坏生态平衡的技术，以此服务于灾难救助。对于突然受灾的地区，这种能源飞艇将起到巨大作用：它漂浮空中，利用太阳能蓄电池和风叶片储集电源合成一个无线通讯站，连线到地面供电车，为医疗设备、通讯设备、净水装置以及各类电器供电，为灾区救援和重建提供迅捷帮助。

　　空中旅行是温室气体排放量迅猛增长的元凶。由于航空业自身的特殊性，目前在替代品方面少有选择。但是，飞艇的重量轻于飞机，是为一种可能性。计算发现，飞艇所产生的影响比喷气式飞机要低80%-90%。历史上建造现代飞艇的努力均告失败，关键在于初始规模巨大，难以吸引风险投资。这项概念设计的目标是建造一个规模适中、仅满足当前需求的飞艇，未来将向一个更注重可持续发展的航空工业过渡。

　　“光电能源飞艇”是一艘无人驾驶的飞艇，它可以产生并向灾区提供亟需的可再生能源与通讯线路。利用表层涂盖的光电薄膜，加上一个风力发电机组，它可以提供清洁的能源并通过连接电缆进行传输。经由一套电信设备，它也可充当一个无线电、移动电话信号的中继站，帮助救援协调和沟通。

　　从体积来看，飞艇需要造得相当大才能产生足够浮力以提高自身的有效载荷，同时，由于相对较低的转换效率，薄膜太阳能电池也需要大片区域，因此这两种技术相辅相成。与标准飞艇相比，“光电能源飞艇”是仅20米长的小飞艇，但在飞艇顶部提供了约180平方米的光伏表面积。它所采用的太阳能电池以CIGS技术为基础(该技术仍在发展中，目前转换效率为14%)，可以完整地贴于飞艇表面，减少重量同时节约资金。

　　从操作来看，“光电能源飞艇”可以自动飞行到它的部署地点。如果飞艇驻防在美国遍布全球的空军基地，它们能在两天内到达世界上任何一个自然灾害区域。一旦到达站点，飞艇紧接着降低动力箱，那些产生的能量被传送到地面上，为野外医院、抽取净化水、照明、通信以及电脑设备提供电力。在平均纬度和大气条件下，一艘“光电能源飞艇”每天能制造约125万千瓦时的电能。

　　与常规飞艇设计不同，“光电能源飞艇”使用氢气取代氦气。尽管氢气在“兴登堡事件”(注：1937年5月6日，“兴登堡号”从德国飞抵美国新泽西州，降落时发生火灾，97名乘客中36人遇难。由于美国拒绝出售给德国氦气，迫使飞艇使用极易燃烧的氢气代替，多数人认为氢气是事故的元凶)中遭尽斥责，但其实上，飞艇表层所涂的油漆才是那次灾难的真正祸首。“光电能源飞艇”无人驾驶，体型也远小于曾经的“齐柏林”(Zeppelin飞艇，一种硬式飞艇，尺寸巨大，航空发动机的马力强劲，当时被广泛应用于军事及民用航空运输)飞艇，所以它对人的风险要小很多。日前，氦气正变得越来越少，美国氦气存储预计2035年将消失。相比之下，同单位的氢气比氦气产生更大浮力，费用也更便宜，并且是可持续利用的。 氢气最大的优点在于，它可以用来作为车载氢燃料电池的燃料，这种电池能在夜间或太阳能、风能输出功率较低的时候提供缓冲电力。飞艇底部的两个扩张板打开，提供氢燃料缓冲容量，并能抵消在高度、大气温度和压力上的变化。

　　虽然Andrew Leinonen的“光电能源飞艇”仅是一项概念设计，在不久的将来未必能大规模被采用，但为今后的灾难救援带来了新的思路与启发。