Dwie z najbardziej obiecujących wschodzących technologii na świecie — panele słoneczne i drony — mogą być jeszcze bardziej wartościowe, gdy są używane razem. Naukowcy i firmy już zaczynają badać wiele potencjalnych zastosowań dronów zasilanych energią słoneczną.
Same w sobie te dwie technologie mają ogromny potencjał. Według raportu Global Market Insights, Inc., według raportu Global Market Insights, Inc., komercyjny rynek dronów wzrośnie do 17 miliardów dolarów. 2023.
Obie technologie ulegają poprawie, a ich koszty spadają. Wykorzystanie energii słonecznej do niemal ciągłej mocy rozwiązałoby jedno z najważniejszych ograniczeń dronów — wytrzymałość. Większość dronów jest zasilana bateriami i po kilku godzinach musi wrócić na ziemię, aby się naładować. Wydaje się naturalne, że zaczęlibyśmy używać paneli słonecznych do zasilania dronów.
Jak to działa?
Przez pewien czas panele słoneczne były zbyt duże, aby mogły zasilać drony. Pojawienie się cienkich, elastycznych i lekkich paneli słonecznych zmieniło tę sytuację. Większość paneli słonecznych ma grubość do 200 mikrometrów, ale przycięcie płytek krzemowych do kilku mikrometrów daje elastyczne panele.
Naukowcy z MIT dokonali również postępów w wykorzystaniu materiałów organicznych do tworzenia cienkich, lekkich i przezroczystych paneli słonecznych. Opracowali metodę, dzięki której na ogniwie słonecznym osadzają warstwę grafenu o grubości jednego atomu. Firma energetyczna Alta Devices hoduje warstwę arsenku galu (GaAs) o grubości zaledwie kilku mikronów i używa jej jako lekkiego panelu. Tego typu panele słoneczne można przymocować do skrzydeł dronów bez ich obciążania.
Wraz z rozwojem technologii słonecznej staje się ona coraz bardziej wydajna, co oznacza, że może przekształcić więcej światła słonecznego, które pada na panel, w energię elektryczną. Wydajniejsze panele słoneczne przymocowane do dronów oznaczają, że mogą one dłużej pozostawać w powietrzu. Obecnie większość standardowych paneli słonecznych ma wydajność od 11 do 15 procent. Alta Devices osiągnęło wydajność 31,6 procent.
Drony zasilane energią słoneczną mogą również przenosić akumulatory litowo-jonowe, które ładują panele słoneczne, umożliwiając bezzałogowemu statkowi latającemu kontynuowanie lotu w nocy. Im lżejsza waga paneli, tym więcej baterii można dołączyć. Im bardziej wydajne są akumulatory, tym więcej ładunku mogą przesłać do akumulatorów w celu ich przechowywania.
Firma Titan Aerospace podobno opracowuje drona, który może latać bez przerwy nawet przez pięć lat. Ma skrzydła o długości 50 metrów, które są pokryte 3000 ogniwami słonecznymi i bateriami litowo-jonowymi wewnątrz skrzydła. Latałby na wysokości około 65 000 stóp, zapewniając nieograniczony dostęp do światła słonecznego.
-
Aplikacje
Drony słoneczne mogą wykonywać wiele takich samych zadań, jak inne rodzaje dronów, w tym inspekcje infrastruktury i budynków, badanie szkód spowodowanych przez burze i śledzenie dzikiej przyrody. Wykorzystanie energii słonecznej do zasilania tych UAV może jednak sprawić, że operacje te będą bardziej wydajne i opłacalne. Wyeliminowałoby to potrzebę sprowadzania dronów z powrotem po kilku godzinach za ładowanie.
Z tego powodu bezzałogowe statki powietrzne zasilane energią słoneczną mogą być szczególnie przydatne w zastosowaniach, które wymagają od dronów pozostawania w bezruchu przez długi czas – lub nawet na czas nieokreślony. Te drony mogłyby zasadniczo działać jako satelity i gromadzić dane pogodowe, śledzić dziką przyrodę, wykonywać mapy i zbierać informacje do innych badań naukowych.
Dwie wiodące firmy, Google i Facebook, również eksperymentowały z wykorzystaniem dronów zasilanych energią słoneczną, aby zapewnić szerokopasmowy dostęp do Internetu ludności, w większości krajów rozwijających się i odległych. Firmy przewidziały, że UAV mogą pozostawać w powietrzu przez długi czas i przesyłać dostęp do Internetu na ziemię poniżej. Kilka lat temu Google zrezygnowało z projektu dotyczącego dronów, częściowo po to, by realizować projekt Loon, który wykorzystuje balony stratosferyczne i elektronikę zasilaną ogniwami słonecznymi, aby zapewnić dostęp do Internetu.
Facebook wstrzymał w czerwcu swoją inicjatywę dotyczącą drona internetowego, Aquila. Firma powiedziała, że nadal chce rozszerzyć dostęp do Internetu, ale będzie polegać na innych firmach przy budowie dronów. Google i Facebook mogą już nie budować dronów zasilanych energią słoneczną, ale to nie znaczy, że inne firmy tego nie zrobią. Pomysł nadal ma duży potencjał, jeśli chodzi o zapewnienie dostępu do Internetu, zwłaszcza że powiązane technologie ulegają poprawie.
Ponadto drony zasilane energią słoneczną są obiecującą technologią również w wielu innych obszarach. W nadchodzących latach możemy ich zatrudnić w wielu różnych sektorach.
Biografia autora:
Emily jest autorką zielonych technologii, która zajmuje się tematyką energii odnawialnej i zrównoważonego projektowania. Więcej o jej pracach można przeczytać na jej blogu Conservation Folks.