- Aká je uskutočniteľnosť solárnych dronov?
- Pre solárne panely je potrebný veľký povrch
- Zber a využitie slnečnej energie
- Aké je potom riešenie?
- Posledné pokroky, ktoré sa udiali v dronoch poháňaných slnečnou energiou
- HAWK30 - Pseudo-satelity vysokých výšok (HAPS)
- SB4 Phoenix
- Kórejský solárny dron EAV3
Ako pred niekoľkými rokmi predpovedala FAA, predaj dronov na komerčné účely sa dramaticky zvýšil, rovnako ako globálna kapacita slnečnej energie. Tieto dve technológie spoločne zvýšili nádej, že budú drony na solárny pohon lietať vysoko na oblohe. Mnoho malých súkromných spoločností, veľkých technologických a leteckých gigantov ako Airbus, Boeing, Google, AeroVironment, Sunbirds SAS, Sunlight Aerospace atď. Už je na trhu nejaký čas a intenzívne pracuje na vývoji dronov na solárny pohon..
Očakáva sa, že zameranie na väčšie využitie obnoviteľných zdrojov energie vo väčšej miere podporí rast trhu a použitie dronov v leteckej fotografii, solárnom poľnohospodárstve, zbere údajov, poľnohospodárskom poľnohospodárstve, baníctve atď. Vedie k rastu trh s dronmi na solárny pohon. Podľa správy Globálneho solárneho pohonu UAV Market 2020 - 2024 sa očakáva, že trh so solárnym pohonom UAV do roku 2024 vzrastie o 485,46 milióna dolárov a bude postupovať pri CAGR 10%.
Solárne poháňané UAV bezpochyby preukázali zaujímavé schopnosti pre vysokú nadmorskú výšku a dlhú výdrž, ale súčasné UAV poháňané slnečnou energiou sú mimoriadne ľahké a krehké a majú malé užitočné zaťaženie. Pokiaľ ide o hmotnosť a zachytenú energiu, solárne panely sú čoraz efektívnejšie, zostáva však zodpovedať otázku - Aké uskutočniteľné sú drony na solárny pohon a aké technické problémy čelia letecké spoločnosti? V jednom z našich článkov sme hovorili podrobne o UAV, ich typoch a aplikácii. Dnes sme sa rozhodli osvetliť drony na solárny pohon, ich uskutočniteľnosť a technické ťažkosti.
Aká je uskutočniteľnosť solárnych dronov?
Závislosť od počasia, absencia prísnych predpisov, rastúci výskyt UAV atď. Sú hlavnými faktormi, ktoré znižujú uskutočniteľnosť UAV na solárny pohon. Technicky vzaté, slnko dodáva 100% energie a na to, aby dron mohol ukladať a využívať slnečnú energiu, je potrebná veľká plocha, na ktorú je možné inštalovať solárne panely. Solárne panely musia byť navyše 100% účinné. Poďme sa rozprávať o ťažkostiach / výzvach, ktoré je potrebné vyriešiť pre dron na solárny pohon, aby sa maximalizoval zber slnečnej energie.
Pre solárne panely je potrebný veľký povrch
Solárne drony majú nízke náklady na údržbu a zaisťujú zníženie uhlíkovej stopy vo veľkom meradle, ale na zaistenie vysokej účinnosti je pre inštaláciu solárnych panelov potrebná veľká plocha. Solárne panely v slnečných dronoch sú inštalované na pevných krídlach. Čím väčšie sú panely, tým viac energie nasávajú zo slnka. Mimoriadne zväčšenie veľkosti dronu môže pomôcť pri optimálnom využívaní solárnej energie, a práve v tom je problém. Objemné solárne panely nie sú pre aplikácie s dronmi vôbec možné. Týmto problémom sa zaoberajú rôzne spoločnosti, ktoré pracujú na flexibilných, tenkých a ľahkých solárnych paneloch novej generácie, ktoré sa vo veľkej miere využívajú.
Zber a využitie slnečnej energie
Pretože získaná slnečná energia sa významne mení s časom, výpadok energie solárne poháňaného UAV sa mení zodpovedajúcim spôsobom. Pravdepodobnosť výpadku energie je ráno vysoká z dôvodu nižšej vyťaženej energie a stále sa zvyšuje až do poludnia. Po poludní sa zníži zozbieraná energia a zníži sa tiež výpadok energie. Počas poludnia je získaná slnečná energia porovnateľne vyššia. Preto sa skracuje čas potrebný na nabitie batérie na rovnakú úroveň.
Aké je potom riešenie?
Z dôvodu zvýšenia kapacity na výrobu energie slnečnej energie dochádza na globálnom trhu s dronmi so solárnym pohonom k niekoľkým pokrokom. Organizácie navyše skúmajú nové možnosti použitia UAV poháňaných slnečnou energiou na rôzne účely a riešia problémy v globálnom meradle. S touto aplikáciou dronov v rôznych priemyselných odvetviach stále prebieha výskum zameraný na nahradenie štrukturálnych komponentov UAV zariadeniami na ukladanie a výrobu energie, aby sa zlepšila letová výdrž a výkonnosť solárnych UAV.
Umiestnenie solárnych článkov na drony nie je jedinou technológiou bezpilotných lietadiel, v ktorej prebieha výskum a vývoj. Letecké spoločnosti pracujú na znížení parazitickej hmotnosti, ktorá je vysoká kvôli požadovaným energetickým systémom na palube. Úsilie sa tiež snaží zahrnúť lítium-polymérové batérie a zariadenia na výrobu energie, ako sú solárne články. Rôzne zariadenia na výrobu voľnej energie, viď. na efektívne lietanie dronu sa používajú štrukturálne zásobníky energie, termoelektrické generátory, štrukturálne solárne články atď. Okrem toho sa vynakladá úsilie na zlepšenie pomeru výkonu a hmotnosti lietadla a na umožnenie konštrukcie, aby vydržala rôzne nominálne a nepravidelné podmienky aerodynamického zaťaženia, s ktorými sa môže počas letu stretnúť.
Nabíjačky solárnych stromov a EV vyvíjajú spoločnosti ako Envision Solar. Táto spoločnosť so sídlom v Kalifornii navrhla aj EV ARC (ktorý slúži ako nabíjačka dronov) na riešenie problémov týkajúcich sa vzdialenosti a dosahu. UAV ARC je kompletne off-grid a je vybavený batériou výrobe výrobku oveľa väčšiu škálovateľnosť. Toto zariadenie nie je určené iba na nabíjanie flotíl bezpilotných lietadiel, ale aj na zhromažďovanie informácií o solárnych dronoch a poskytovanie správ o výkone.
Dostali sme príležitosť porozprávať sa so Shwetou Patil, technologickou špecialistkou spoločnosti ISPAGRO Robotics, a pochopili sme niektoré technologické aspekty pri navrhovaní dronov na solárny pohon a tiež o ich uskutočniteľnosti. Tu povedala:
Posledné pokroky, ktoré sa udiali v dronoch poháňaných slnečnou energiou
Od roku 2017, keď solárny dron spoločnosti Facebook s rozpätím krídiel Boeingu 737 odletel do roku 2019, keď čínsky solárny dron - Meiying letel v slabo osvetlenej zime na 10 hodín na veľkú vzdialenosť; niekoľko dronov na solárny pohon absolvovalo testovacie lety. Aj keď sa niektoré osvedčili, niektoré si vyžadujú zlepšenie na rôznych frontoch. Nedávno vzlietol slnečný dron SB4 Phoenix spoločnosti Sunbirds a dvakrát prekročil Lamanšský prieliv, pričom uskutočnil spiatočnú cestu zo Sangatte do Doveru. Poďme sa bližšie pozrieť na niektoré z dronov na solárny pohon, ktoré nedávno vzlietli.
HAWK30 - Pseudo-satelity vysokých výšok (HAPS)
Toto je bezpilotný UAV s dlhou výdržou na solárny pohon, ktorý bol vyvinutý v partnerstve medzi tokijskou dcérskou spoločnosťou SoftBank HAPSMobile a americkým dodávateľom obrany AeroVironment. HAWK30 absolvoval testovací let vo výskumnom centre NASA v Kalifornii v septembri 2019 a momentálne má začať poskytovať služby založené na HAPS do roku 2023. Dron je skonštruovaný z ľahkých materiálov, má 10 vrtúľ a rozpätie krídel 256 stôp. Solárne panely sú nainštalované na povrchu krídla, aby napájali lítium-iónovú batériu s vysokou hustotou energie, čo umožňuje UAV pokračovať v lietaní a vysielaní aj po západe slnka.
SB4 Phoenix
Tento plne autonómny dron na slnečnú energiu od spoločnosti Sunbirds odletel 14. septembra 2020 dvojitým prechodom cez Lamanšský prieliv a spiatočnou cestou zo Sangatte do Doveru. Tento ľahký dron na solárny pohon dosiahol 100 km a 2 h 21 min. let ponad more z jednej krajiny do druhej s batériami 100% nabitými pri prílete.
Kórejský solárny dron EAV3
Nedávno EAV3 vyrobený Kórejským leteckým a kozmickým výskumným ústavom (KARI) absolvoval najdlhší nepretržitý let v trvaní 53 hodín vo vysokej nadmorskej výške, kde bol nedostatočný vzduch. Tento solárny pohon UAV je vybavený článkami s vysokou energetickou hustotou, je 9 metrov dlhý, s rozpätím krídiel 20 metrov a váži okolo 21 kg (46 libier). Letel vo výške 12 - 18 kilometrov v stratosfére 16 hodín a prekonal rekord dronu na solárny pohon, ktorý v roku 2016 absolvoval 90-minútový let vo výške 18 kilometrov.
Google / Titan Aerospace: Solara 50 Boeing / DARPA: SolarEagle, Aurora Flight Sciences: Odysseus, BAE Systems: PHASA-35, Chinese Academy of Aerospace Aerodynamika (CAAA): Caihong (Rainbow) T-4, Facebook / Ascenta: Aquila, Airbus: Zephyr-S sú niektoré z ďalších solárnych dronov UAV, ktoré boli navrhnuté a vyvinuté v posledných niekoľkých rokoch.
Vidieť riešenia a byť svedkami toho, ako sa čoraz viac spoločností pripája k rozbehnutému vlaku, je ťažké nepredvídať svetlé vyhliadky, ktoré pred nami ležia solárne poháňané UAV. Na celom svete aktívne vyvíjajú úsilie na vývoj tejto technológie, ktorá sa má použiť v lietadlách, a to predovšetkým preto, že môže vykonávať úlohy ekologickým spôsobom a za nižšie náklady. Od pomoci pri rôznych vojenských operáciách, zhromažďovania údajov a doručovania pomocou dronov pre pomoc pri katastrofách a komerčných maloobchodných predajcov, solárne poháňané UAV výrazne zlepšili a zefektívnili vykonávanie vecí. Nebudeme sa mýliť volanie UAV na solárny pohon a ďalšia veľká vec!