Tehniskās problēmas saules enerģijas veidošanā

Kā dažus gadus atpakaļ prognozēja FAA, bezpilota lidaparātu pārdošana komerciāliem mērķiem ir dramatiski palielinājusies, līdz ar to arī globālā saules enerģijas jauda. Šīs abas tehnoloģijas kopā ir radījušas cerības redzēt, ka bezpilota lidaparāti ar saules enerģiju lido augstu debesīs. Daudzi mazi privāti uzņēmumi, lieli tehnoloģiju un aviācijas giganti, piemēram, Airbus, Boeing, Google, AeroVironment, Sunbirds SAS, Sunlight Aerospace utt., Jau ir bijuši tirgū jau labu laiku un intensīvi strādā, lai attīstītu ar saules enerģiju darbināmus bezpilota lidaparātus..

Paredzams, ka koncentrēšanās uz atjaunojamo enerģijas avotu plašāku izmantošanu palielinās tirgus izaugsmi, un bezpilota lidaparātu izmantošana aerofotogrāfijā, saules lauksaimniecībā, datu vākšanā, lauksaimniecības lauksaimniecībā, kalnrūpniecībā utt. ar saules enerģiju darbināmo bezpilota lidaparātu tirgū. Saskaņā ar globālā ar saules enerģiju darbināmā UAV tirgus 2020. – 2024. Gada pārskatu, paredzams, ka ar saules enerģiju darbināmo UAV tirgus pieaugums līdz 2024. gadam būs 485,46 miljoni ASV dolāru, sasniedzot 10% CAGR.

Neapšaubāmi, ar saules enerģiju darbināmi UAV ir parādījuši interesantas iespējas augstā augstumā un ilgā izturībā, taču pašreizējie ar saules enerģiju darbināmie UAV ir ārkārtīgi viegli un trausli, un tiem ir maza krava. Runājot par svaru un piesaistīto enerģiju, saules paneļi kļūst arvien efektīvāki, taču jāatbild uz jautājumu - cik iespējams ir ar saules enerģiju darbināmi bezpilota lidaparāti un ar kādiem tehniskiem jautājumiem saskaras aviācijas uzņēmumi? Vienā no mūsu rakstiem mēs esam detalizēti runājuši par UAV, to tipiem un pielietojumu. Šodien mēs nolēmām nedaudz apgaismot ar saules enerģiju darbināmus bezpilota lidaparātus, to iespējamību un tehniskās grūtības.

Kāda ir bezpilota lidaparātu iespējamība?

Atkarība no laika apstākļiem, stingru noteikumu neesamība, pieaugošie UAV incidenti utt. Ir galvenie faktori, kas mazina ar saules enerģiju darbināmu UAV iespējamību. Tehniski runājot, saule nodrošina 100% enerģijas, un, lai bezpilota lidaparāts uzglabātu un izmantotu saules enerģiju, ir nepieciešama plaša platība, uz kuras var uzstādīt saules paneļus. Turklāt saules paneļiem jābūt 100% efektīviem. Parunāsim par grūtībām / izaicinājumiem, kas jāatrisina, lai bezpilota lidaparāts ar saules enerģiju maksimāli palielinātu saules enerģijas savākšanu.

Saules paneļiem nepieciešama liela virsma

Ar saules enerģiju darbināmiem bezpilota lidaparātiem ir zemas uzturēšanas izmaksas un tie nodrošina liela apjoma oglekļa pēdas samazināšanu, taču, lai nodrošinātu augstu efektivitāti, saules paneļu uzstādīšanai ir nepieciešama liela platība. Saules baterijas bezpilota lidaparātos ir uzstādīti uz fiksētiem spārniem. Jo lielāki paneļi, jo vairāk enerģijas viņi iesūc no saules. Drona lieluma palielināšana ārkārtīgi var palīdzēt optimāli izmantot saules enerģiju, un tieši tur slēpjas problēma. Lielgabarīta saules paneļi nemaz nav iespējami bezpilota lidaparātiem. Šo problēmu risina dažādi uzņēmumi, kas strādā pie nākamās paaudzes elastīgiem, plāniem un viegliem saules paneļiem, kas tiek plaši izmantoti.

Saules enerģijas savākšana un izmantošana

Tā kā iegūtā saules enerģija ar laiku ievērojami mainās, ar Sauli darbināmā UAV enerģijas pārtraukums attiecīgi mainās. Enerģijas pārtraukuma varbūtība ir liela no rīta mazākas novāktās jaudas dēļ un turpina pieaugt līdz pusdienlaikam. Pēc pusdienlaika samazinās novāktā jauda un samazinās arī enerģijas patēriņš. Pusdienas laikā iegūtā saules enerģija ir salīdzinoši augstāka. Tāpēc samazinās akumulatora uzlādes laiks tajā pašā līmenī.

Kāds tad ir risinājums?

Saules enerģijas enerģijas ražošanas jaudas palielināšanās dēļ visā pasaulē ar saules enerģiju darbināmo bezpilota lidaparātu tirgū notiek vairāki sasniegumi. Turklāt organizācijas pēta jaunas iespējas izmantot ar Sauli darbināmus UAV dažādiem mērķiem un risināt problēmas globālā mērogā. Izmantojot šo bezpilota lidaparātu lietošanu dažādās nozarēs, notiek nepārtraukti pētījumi par UAV strukturālo komponentu aizstāšanu ar enerģijas uzglabāšanas un enerģijas ražošanas ierīcēm, lai uzlabotu ar saules enerģiju darbināmu UAV lidojuma izturību un veiktspēju.

Saules elementu izvietošana bezpilota lidaparātos nav vienīgā bezpilota lidaparātu tehnoloģija, kurā notiek pētniecība un izstrāde. Aviācijas kompānijas cenšas samazināt parazītisko svaru, kas ir liels, jo uz kuģa atrodas nepieciešamās enerģijas sistēmas. Tāpat tiek mēģināts iekļaut litija polimēru baterijas un enerģijas ražošanas ierīces, piemēram, saules baterijas. Dažādas bezmaksas enerģijas ģenerēšanas ierīces, t.i. lai drons efektīvi lidotu, tiek izmantotas strukturālas enerģijas uzkrāšanas ierīces, termoelektriskie ģeneratori, strukturālās saules baterijas utt. Turklāt tiek pieliktas pūles, lai uzlabotu gaisa kuģa jaudas un svara attiecību un ļautu konstrukcijai izturēt dažādus nominālās un nominālās aerodinamiskās slodzes apstākļus, kas tai varētu rasties lidojuma laikā.

Saules koka un EV lādētājus izstrādā tādi uzņēmumi kā Envision Solar. Šis Kalifornijas uzņēmums ir izstrādājis arī EV ARC (kas darbojas kā bezpilota lidaparāta lādētājs), lai risinātu ar attālumu un diapazonu saistītus jautājumus. BLA ARC ir pilnīgi ārpus tīkla, un ir aprīkots ar baterijām, kas dara daudz mērogojams. Ierīce ir paredzēta ne tikai bezpilota lidaparātu flotu uzlādēšanai, bet arī informācijas vākšanai par saules droniem un informācijas sniegšanai par pārskatu veiktspēju.

Mēs saņēmām iespēju sarunāties ar ISPAGRO Robotics tehnoloģiju speciālisti Švetu Patilu un sapratām dažus tehnoloģiskos aspektus, projektējot ar saules enerģiju darbināmus bezpilota lidaparātus, kā arī par to iespējamību. Viņa teica:

Jaunākie sasniegumi, kas veikti ar saules enerģijas darbināmiem bezpilota lidaparātiem

Sākot ar 2017. gadu, kad Facebook ar saules enerģiju darbināms bezpilota lidaparāts ar Boeing 737 spārnu platumu devās lidojumā uz 2019. gadu, kad Ķīnas ar saules enerģiju darbināms bezpilota lidaparāts Meiying vāji apgaismotā ziemā lidoja 10 stundu tālsatiksmes braucienos; izmēģinājuma lidojumus veikuši vairāki ar saules enerģiju darbināmi bezpilota lidaparāti. Kaut arī daži izrādījās veiksmīgi, daži ir jāuzlabo dažādās jomās. Nesen Sunbirds SB4 Phoenix ar saules enerģiju darbināms bezpilota lidaparāts lidoja un divreiz šķērsoja Lamanšu, veicot turp un atpakaļ no Sangatte līdz Dover. Apskatīsim tuvāk dažus no saules dzinējiem, kas nesen ir lidojuši.

HAWK30 - augsta līmeņa pseido satelīti (HAPS)

Tas ir bezpilota, ilgstošas ​​izturības saules enerģija, kas izstrādāts sadarbībā starp Tokijā bāzēto SoftBank meitasuzņēmumu HAPSMobile un ASV aizsardzības darbuzņēmēju AeroVironment. HAWK30 pabeidza izmēģinājuma lidojumu NASA pētījumu centrā Kalifornijā 2019. gada septembrī un tiek uzsākts ar HAPS balstītu pakalpojumu sniegšanas sākums līdz 2023. gadam. Drons ir izgatavots no viegliem materiāliem, tam ir 10 dzenskrūves un 256 pēdu spārnu garums. Saules paneļi ir uzstādīti uz spārna virsmas, lai barotu augsta enerģijas blīvuma litija jonu akumulatoru, kas UAV ļauj turpināt lidot un pārraidīt pat pēc saulrieta.

SB4 Fēnikss

Šis pilnīgi autonomais, ar saules enerģiju darbināmais bezpilota lidaparāts no Sunbirds lidoja 2020. gada 14. septembrī, divreiz šķērsojot Lamanša šaurumu, veicot turp un atpakaļ no Sangatte līdz Dover. Šis vieglais ar saules enerģiju darbināms bezpilota lidaparāts sasniedza 100 km un 2 h 21 min. lidojums virs jūras no vienas valsts uz otru ar 100% uzlādētu akumulatoru ierašanās brīdī.

Korejas bezpilota lidaparāts EAV3

Nesen Korejas Aviācijas un kosmosa izpētes institūta (KARI) veiktais EAV3 veica 53 stundu garāko nepārtraukto lidojumu lielā augstumā, kur gaisa bija nepietiekami. Šis ar saules enerģiju darbināmais UAV ir aprīkots ar īpaši enerģētiski blīvām šūnām, tas ir 9 m garš, ar 20 m spārnu platumu un sver aptuveni 21 kg (46 lbs). Tas 16 stundas stratosfērā lidoja 12-18 kilometru augstumā un pārspēja rekordu ar saules enerģiju darbināmu bezpilota lidaparātu, kurš 2016. gadā veica 90 minūšu lidojumu 18 kilometru augstumā.

Google / Titan Aerospace: Solara 50 Boeing / DARPA: SolarEagle, Aurora Flight Sciences: Odisejs, BAE Systems: PHASA-35, Ķīnas Aviācijas un kosmosa aerodinamikas akadēmija (CAAA): Caihong (Varavīksne) T-4, Facebook / Ascenta: Aquila, Airbus: Zephyr-S ir daži no citiem ar saules enerģiju darbināmiem UAV bezpilota lidaparātiem, kas ir izstrādāti un izstrādāti pēdējos gados.

Redzot risinājumus un redzot, kā arvien vairāk uzņēmumu pievienojas vilcienam, ir grūti neprognozēt spožas perspektīvas, kas gaidāmas ar saules enerģiju darbināmiem UAV. Visā pasaulē aktīvi notiek centieni attīstīt šo tehnoloģiju, kas piemērojama lidmašīnām, galvenokārt tāpēc, ka tā var veikt uzdevumus videi draudzīgā veidā par zemākām izmaksām. Sākot ar palīdzību dažādās militārajās operācijās, datu vākšanā un bezpilota lidaparātu piegādē katastrofu seku likvidēšanai un mazumtirgotājiem, ar saules enerģiju darbināmi UAV ir padarījuši to ievērojami efektīvāku un ekonomiskāku. Mēs nekļūdīsimies, zvanot uz Sauli darbināmiem UAV un nākamo lielo lietu!