Рік в повітрі без посадки: нове покоління безпілотників на сонячній енергії

Безпілотники_на_сонячній_енергії.docx
Рік в повітрі без посадки: нове покоління безпілотників на сонячній енергії

Останнє десятиліття в авіабудівній галузі пройшло під знаком стрімкого розвитку усіх видів безпілотних апаратів. На тлі паралельного зростання ефективності фотовольтаїки, це не могло не привести до об’єднання двох технологій. Основними критеріями вибору сонячних панелей для безпілотників стали незначна вага та максимальний ККД. За наявності великої площі несучих поверхонь та умови комплектації акумуляторами, час безпосадкового польоту таких апаратів збільшився майже до безкінечності.

Класифікація та призначення

Сьогодні безпілотники з фотоелектричними комірками в якості джерела енергії відрізняються великою різноманітністю. Класифікація апаратів відбувається за наступними критеріями:

  1. Наддалекі польоти на малій висоті. БПЛА – різновид електричних літаків. Основне призначення – доставка вантажів, використання у важкодоступних місцях та військові завдання. Особливості – невеликі розміри, мінімальна маса та значна швидкість до 200 км/год.
  2. Максимальний час, проведений без посадки – дрони для польотів у верхніх шарах атмосфери або стратосфери. Інша назва – «псевдосупутники». Особливості – можливість спостереження або забезпечення послугами зв’язку на територіях площею сотні квадратних кілометрів.

Історія галузі

1975 – 2009 роки. БПЛА з сонячними батареями перших поколінь

  1. Gossamer Penguin, AeroVironment, США

Перший пілотований літак на сонячній енергії з живленням від сонячних панелей загальною потужністю 0,54 кВт. Розмах крила – 21,5 метра. Вперше піднявся в повітря у 1979 році. Маса – 31 кг, корисне навантаження – 36 кг.

  1. NASA Centurion, AeroVironment, США

У 1995 році був створений вантажний БПЛА, здатний нести на борту 270 кг корисного навантаження. 63 м2 фотоелектричних комірок забезпечували енергією 14 невеликих моторів. Вночі живлення йшло від АКБ.

  1. NASA Helios, NASA / AeroVironment, США

Дата створення – березень 2001, псевдосупутник. Встановив кілька рекордів того часу:

2010 – 2015 роки

  1. Solar Challenger, AeroVironment, США

Став відомим завдяки рекордній на той час дальності польоту для апаратів на сонячній енергії. У 2011 році цей електролітак, що не має на борту навіть АКБ, подолав 260 км між Парижем (Франція) та Брайтоном (Великобританія) за кілька годин.

  1. Solara 50 та вдосконалений Solara 60, Titan Aerospace, США

Псевдосупутники 2013 року. Для економії енергії запускалися з катапульти, а посадку виконували на парашутах. 3000 комірок на 7 кВт та Li-On акумулятори забезпечували тривалу роботу протягом декількох тижнів за максимальної швидкості понад 100 км/год.

У 2016 році їх придбала компанія Google за $ 10,2 та $ 10,4 млн. відповідно.

  1. AtlantikSolar, Чехія

У категорії малих дронів один з найкращих апаратів був створений в Чехії. БПЛА з кевлару та вуглепластика важив 6,3 кг, і з розмахом крил 5,6 м тримався у повітрі понад 80 годин. Призначенням AtlantikSolar стала аерофотозйомка за допомогою високоякісної HD-камери.

Модифікований дрон масово використовується донині, і за площі панелей всього 1,5 м2 здатен проводити в повітрі до 10 діб.

2016 рік

  1. Eternas. США

У цій же категорії роком пізніше на ринок вийшли американські БПЛА від AeroVironment – надлегкі дрони масою 4 та 2,7 кг відповідно. Апарати створені за принципом «LEGO». Вони мають збірну конструкцію та здатні розвивати швидкість 65 км/год.

  1. RQ-20 Puma, США

Другим винаходом тієї ж компанії стала модель RQ-20 Puma – безпілотник з обладнанням сучасного зв’язку та інфрачервоними камерами. Апарат розганяється у повітрі до 83 км/год. Відмінною рисою серії фахівці назвали низьку вартість – всього $ 250 тис. за базовий варіант. З цієї причини середньомісячні замовлення з усього світу досягли 500-700 апаратів.

2017 рік

  1. Aquila, Ascenta, Великобританія

У категорії псевдосупутників британці випустили перший БПЛА з лазерним зв’язком. З масою до 450 кг та розмахом крил 43 м, дрон міг здійснювати висотні безпересадкові польоти тривалістю 2-3 місяці без підзарядки.

  1. CH-T4, China Aerospace Science & Industry, КНР

«Китайською відповіддю» європейцям став 8-моторний безпілотник з аналогічними розмірними параметрами. При цьому він досягав висоти 22 км та розвивав швидкість 200 км/год. Тонкоплівкові сонячні панелі на 10 кВт та вуглепластиковий корпус зробили дрон дуже легким, потужним та найшвидшим БПЛА того часу.

2018 рік

Zephyr 7 і 8, Airbus Defence and Space, ЄС

Два найвідоміших військово-розвідувальних апарати європейського виробництва на фотоелектричній «тязі» того року. Тривалість безпосадкового польоту – 11 та 14 діб відповідно.

2019 рік

HALE-D, Lockheed Martin, США

Торішнім лідером фахівці визнали БПЛА з віддаленим керуванням від Lockheed Martin. Призначення – універсальне, від метеоспостережень до військової розвідки.

Цікаве інженерне рішення апарата. HALE-D – напівдирижабль об’ємом 15 тис. кубічних метрів, напівлітак з 73-метровими крилами. Площа сонячних комірок – 55 м2, потужність – 40 кВт і такої ж місткості Li-Ion батареї.

2020 рік

PHASA-35, BAE Systems / Prismatic, Великобританія / Австралія

Перший у світі БПЛА, здатний здійснювати безпосадкові польоти протягом 365 днів. Тестові випробування проведені на військовому полігоні в Австралії.

Псевдосупутник позиціонується як метеорологічний, але присутність серед розробників фірми BAE Systems британської «оборонки» вочевидь вказує на військове призначення. Склад обладнання на борту також не розголошується. Відомо тільки, що 35-метровий PHASA-35 передає відеодані з високою якістю у режимі реального часу.

2020 рік апарат проведе в стратосфері. Якщо тестовий політ виявиться вдалим, цивільна версія стане серійною з 2021 року.

Перспективні

SolarEagle (Vulture II), Boeing, США

На сьогодні американці завершили будівництво прототипу найбільшого безпілотника в історії – 120-метрового «Сонячного Орла». Інвестиції в сонячні батареї та сам апарат досягли позначки $ 90 млн. Інвестором є DARPA – Агентство перспективних досліджень Міністерства оборони США.

На практиці підтвердити експлуатаційні характеристики SolarEagle поки неможливо, але розробники анонсували 5-річну роботу дрона без підзарядки та приземлення.

Наземні аналоги батарей для безпілотників

Слід зазначити, що всі сучасні БПЛА комплектуються лише тонкоплівковими батареями. Але якщо для польотів доцільніше використовувати дорогий композит CIGS, на землі раціональними є панелі на базі CdTe – іншого рідкоземельного компаунда, арсеніду галію.

Ці гібриди мають дещо нижчий ККД – 18-19%, але вони так само легкі, в 3 рази дешевші та на 20% продуктивніші, ніж класичні кремнієві модулі. Краща віддача забезпечується низькими втратами за розсіяного світла та великого відхилення кута нахилу від оптимальних величин.

Компанія Green Tech Trade комплектує СЕС саме таким типом панелей, від світового лідера – виробника First Solar (США).

Замовити монтаж та пусконалагодження «під ключ» конструкції будь-якої потужності Ви можете за телефоном або через форму заявки на сайті.

 

Будівництво сонячних
електростанцій "під ключ"

Готові інвестиційні проекти