- Jaká je proveditelnost solárních dronů?
- Solární panely vyžadují velkou plochu
- Sběr a využití solární energie
- Jaké je řešení?
- Nedávné pokroky, které se odehrály v solárních dronech
- HAWK30 - Pseudo-satelity s vysokou nadmořskou výškou (HAPS)
- SB4 Phoenix
- Korejský solární dron EAV3
Jak před několika lety předpověděla FAA, prodeje dronů pro komerční účely dramaticky vzrostly, stejně jako globální kapacita sluneční energie. Tyto dvě technologie společně zvýšily naději, že uvidí drony na solární pohon létat vysoko na obloze. Mnoho malých soukromých společností, velkých technologických a leteckých gigantů, jako jsou Airbus, Boeing, Google, AeroVironment, Sunbirds SAS, Sunlight Aerospace atd., Již je na trhu nějakou dobu a intenzivně pracuje na vývoji solárních dronů.
Předpokládá se, že zaměření na větší využívání obnovitelných zdrojů energie ve větší míře podpoří růst trhu a použití dronů v leteckém snímkování, solárním zemědělství, sběru dat, zemědělském zemědělství, těžbě atd. Vede k růstu trh s drony na solární pohon. Podle zprávy Global UAV Market 2020-2024 se solárním pohonem se očekává, že trh UAV se solárním napájením poroste do roku 2024 o 485,46 milionu USD a bude postupovat při CAGR 10%.
Solární UAV bezpochyby prokázaly zajímavé schopnosti pro vysokou nadmořskou výšku a dlouhou výdrž, ale současné UAV se solárním napájením jsou extrémně lehké a křehké a mají malé užitečné zatížení. Pokud jde o hmotnost a zachycenou energii, solární panely jsou stále efektivnější, ale otázka, kterou je třeba zodpovědět, zní - Jak reálné jsou solární drony a jaké jsou technické problémy, kterým letecké společnosti čelí? V jednom z našich článků jsme podrobně hovořili o UAV, jejich typech a jejich použití. Dnes jsme se rozhodli osvětlit drony na solární pohon, jejich proveditelnost a technické potíže.
Jaká je proveditelnost solárních dronů?
Závislost na počasí, absence přísných předpisů, rostoucí incidenty UAV atd. Jsou hlavními faktory, které snižují proveditelnost UAV na solární energii. Technicky vzato, slunce dodává 100% energie a k tomu, aby dron mohl ukládat a využívat sluneční energii, je zapotřebí obrovská plocha, na kterou lze instalovat solární panely. Solární panely musí být navíc 100% účinné. Pojďme si promluvit o obtížích / výzvách, které musí solární dron vyřešit, aby se maximalizoval sběr sluneční energie.
Solární panely vyžadují velkou plochu
Solární drony mají nízké náklady na údržbu a zajišťují redukci uhlíkové stopy ve velkém měřítku, ale pro zajištění vysoké účinnosti je pro instalaci solárních panelů zapotřebí velká plocha. Solární panely ve slunečním dronu jsou instalovány na pevných křídlech. Čím větší jsou panely, tím více energie vysávají ze slunce. Obrovské zvětšení velikosti dronu může pomoci při optimálním využití solární energie, a právě v tom je problém. Objemné solární panely nejsou vůbec možné pro dronové aplikace. Tento problém řeší různé společnosti, které pracují na flexibilních, tenkých a lehkých solárních panelech nové generace, které jsou hojně využívány.
Sběr a využití solární energie
Vzhledem k tomu, že se získaná sluneční energie významně mění s časem, výpadek energie solárně poháněného UAV se mění odpovídajícím způsobem. Pravděpodobnost výpadku energie je ráno vysoká kvůli nižšímu sklizenému výkonu a stále se zvyšuje až do poledne. Po poledni se sklizená energie snižuje a výpadek energie se také snižuje. Během poledne je získaná sluneční energie srovnatelně vyšší. Proto se doba nabíjení baterie na stejnou úroveň zkracuje.
Jaké je řešení?
Vzhledem ke zvýšení kapacity pro výrobu energie solární energie dochází na globálním trhu se solárními drony k několika pokrokům. Organizace dále zkoumají nové možnosti využití UAV se solárním pohonem pro různé účely a řešení problémů v globálním měřítku. S touto aplikací dronů v různých průmyslových odvětvích probíhá výzkum zaměřený na nahrazení strukturálních komponent UAV zařízeními pro ukládání energie a generování energie za účelem zlepšení letové odolnosti a výkonu UAV na solární pohon.
Umístění solárních článků na drony není jedinou technologií dronů, ve které probíhá výzkum a vývoj. Letecké společnosti usilují o snížení vysoké parazitní hmotnosti kvůli požadovaným energetickým systémům na palubě. Vyvíjí se také úsilí o zahrnutí lithium-polymerových baterií a zařízení na výrobu energie, jako jsou solární články. Různá zařízení generující energii zdarma viz. k efektivnímu létání dronu se používají strukturální zařízení pro skladování energie, termoelektrické generátory, strukturální solární články atd. Kromě toho se vyvíjí úsilí o zlepšení poměru výkonu k hmotnosti letadla a umožnění konstrukci odolat různým jmenovitým a nepravidelným podmínkám aerodynamického zatížení, které by mohla za letu zažít.
Nabíječky solárních stromů a EV vyvíjejí společnosti jako Envision Solar. Tato společnost se sídlem v Kalifornii také navrhla EV ARC (který funguje jako nabíječka dronů) pro řešení problémů týkajících se vzdálenosti a dosahu. UAV ARC je kompletně off-grid a je vybaven baterií výrobě výrobku mnohem větší škálovatelnost. Zařízení není určeno pouze k nabíjení dronových flotil, ale také ke shromažďování informací o solárních dronech a podávání zpráv o výkonu.
Dostali jsme příležitost promluvit si s Shwetou Patil, technologickou specialistkou společnosti ISPAGRO Robotics, a pochopili jsme některé technologické aspekty při navrhování dronů na solární pohon a také o jejich proveditelnosti. Tady řekla:
Nedávné pokroky, které se odehrály v solárních dronech
Od roku 2017, kdy solární dron Facebooku s rozpětím křídel Boeingu 737 letěl do roku 2019, kdy čínský solární dron - Meiying letěl na 10hodinovou dálkovou trasu ve slabě osvětlené zimě; několik dronů na solární energii provedlo zkušební lety. Zatímco některé se ukázaly jako úspěšné, některé vyžadují zlepšení na různých frontách. Nedávno se sluneční dron SB4 Phoenix od společnosti Sunbirds rozletěl a dvakrát překročil Lamanšský průliv a zpáteční cestu ze Sangatte do Doveru. Podívejme se blíže na některé solární drony, které nedávno vzlétly.
HAWK30 - Pseudo-satelity s vysokou nadmořskou výškou (HAPS)
Jedná se o bezpilotní UAV s dlouhou výdrží na solární energii vyvinuté ve spolupráci mezi tokijskou dceřinou společností SoftBank HAPSMobile a americkým dodavatelem obrany AeroVironment. HAWK30 dokončil testovací let ve výzkumném středisku NASA v Kalifornii v září 2019 a právě začíná poskytovat služby založené na HAPS do roku 2023. Dron je vyroben z lehkých materiálů, má 10 vrtulí a rozpětí křídel 256 stop. Solární panely jsou instalovány na povrchu křídla, aby napájely lithium-iontovou baterii s vysokou hustotou energie, což umožňuje UAV pokračovat v letu a přenosu i po západu slunce.
SB4 Phoenix
Tento plně autonomní solární dron od společnosti Sunbirds vzlétl 14. září 2020 dvojitým překročením Lamanšského průlivu a zpáteční cestou ze Sangatte do Doveru. Tento lehký solární dron dosáhl 100 km a 2 h 21 min. let nad mořem z jedné země do druhé s bateriemi 100% nabitými při příjezdu.
Korejský solární dron EAV3
Nedávno EAV3 provedený Korea Aerospace Research Institute (KARI) dokončil svůj nejdelší nepřetržitý let v délce 53 hodin ve vysoké nadmořské výšce, kde byl nedostatek vzduchu. Tento solární pohon UAV je vybaven ultra energeticky hustými články, je 9 m dlouhý, s rozpětím křídel 20 m a váží kolem 21 kg (46 lbs). Letěl ve výšce 12-18 kilometrů ve stratosféře 16 hodin a překonal rekord solárního dronu, který v roce 2016 dokončil 90minutový let ve výšce 18 kilometrů.
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 jsou některé z dalších solárních dronů UAV, které byly navrženy a vyvinuty v posledních několika letech.
Vidět řešení a být svědky toho, jak se do rozjetého vlaku připojuje stále více společností, je těžké nepředvídat jasné vyhlídky, které čekají solární UAV. Na celém světě probíhají aktivní snahy o vývoj této technologie pro použití v letadlech, a to především proto, že může provádět úkoly ekologicky šetrným způsobem s nižšími náklady. Od pomoci při různých vojenských operacích, sběru dat a doručování na základě dronů pro pomoc při katastrofách a pro komerční maloobchodní prodej, UAV poháněné solární energií umožnily výrazně efektivnější a hospodárnější provádění věcí. Nebudeme se mýlit, když zavoláme solární pohon UAV a další velkou věc!