太陽光発電の構築における技術的課題

数年前にFAAが予測したように、商業目的のドローンの売上は劇的に増加し、世界の太陽エネルギー容量も劇的に増加しました。これらの2つの技術が合わさって、太陽電池式ドローンが空高く飛んでいくのを見るという期待が高まりました。多くの小さな民間企業、エアバス、ボーイング、グーグル、エアロヴァイロンメント、サンバードSAS、サンライトエアロスペースなどの大規模な技術および航空の巨人は、すでにかなり前から市場に出ており、太陽光発電ドローンの開発に向けて熱心に取り組んでいます。。

再生可能エネルギー源のより多くの使用への焦点は、市場の成長をより大きく後押しすると予想され、航空写真、太陽光発電、データ収集、農業、鉱業などでのドローンのアプリケーションは、太陽光発電ドローン市場。世界の太陽光発電UAV市場2020-2024レポートによると、太陽光発電UAV市場は2024年までに4億8,546万ドルの成長が見込まれており、CAGRは10％です。

間違いなく、太陽光発電のUAVは、高高度と長時間の耐久性に対して興味深い機能を示していますが、現在の太陽光発電のUAVは非常に軽量で壊れやすく、ペイロードが小さくなっています。重量と捕捉されるエネルギーの観点から、ソーラーパネルはますます効率的になっていますが、まだ答えられていない問題は、太陽光発電ドローンはどれほど実現可能であり、航空会社が直面している技術的問題は何ですか？記事の1つで、UAV、そのタイプ、およびそのアプリケーションについて詳しく説明しました。今日、私たちは太陽光発電ドローン、その実現可能性、および技術的な難しさに光を当てることに決めました。

ソーラーパワードローンの実現可能性は何ですか？

天候への依存、厳格な規制の欠如、UAV事件の増加などが、太陽光発電UAVの実現可能性を低下させている主な要因です。技術的に言えば、太陽は100％のエネルギーを供給し、ドローンが太陽エネルギーを貯蔵して使用するには、ソーラーパネルを設置できる広大な領域が必要です。さらに、ソーラーパネルは100％効率的である必要があります。太陽エネルギーの収集を最大化するために、太陽電池式ドローンが解決しなければならない困難/課題について話しましょう。

ソーラーパネルに必要な大きな表面

太陽光発電ドローンは、メンテナンスコストが低く、二酸化炭素排出量を大規模に削減できますが、高効率を確保するには、ソーラーパネルを設置するために広い面積が必要です。太陽電池式ドローンのソーラーパネルは固定翼に設置されています。パネルが大きいほど、太陽から吸い上げる力が大きくなります。ドローンのサイズを大幅に大きくすると、太陽光発電を最大限に活用するのに役立ちます。そこに問題があります。かさばるソーラーパネルは、ドローンの用途にはまったく適していません。この問題は、広く使用されている次世代タイプの柔軟で薄く軽量なソーラーパネルに取り組んでいるさまざまな企業によって対処されています。

太陽エネルギーの収集と利用

収穫された太陽エネルギーは時間とともに大幅に変化するため、太陽エネルギーを利用したUAVのエネルギー停止はそれに応じて変化します。収穫電力が少ないため、午前中は停電の可能性が高く、正午まで増加し続けます。正午以降、収穫電力が減少し、エネルギー停止も減少します。正午には、収穫された太陽エネルギーは比較的高くなります。したがって、バッテリーを同じレベルまで充電する時間が短縮されます。

では、解決策は何ですか？

太陽エネルギーの発電能力の増加により、世界の太陽光発電ドローン市場でいくつかの進歩が起こっています。さらに、組織は、さまざまな目的でソーラーパワードUAVを使用し、世界規模で問題に取り組むための新しい可能性を模索しています。さまざまな業界でのドローンのこのアプリケーションでは、UAVの構造コンポーネントを電力貯蔵および発電デバイスに置き換えて、太陽光発電UAVの飛行耐久性とパフォーマンス機能を向上させるための研究が進行中です。

研究開発が行われているドローン技術は、ドローンに太陽電池を搭載することだけではありません。航空会社は、必要な電力システムが搭載されているために高い寄生重量の削減に取り組んでいます。また、リチウムポリマー電池や太陽電池などのエネルギー発生装置の導入にも取り組んでいます。さまざまな自由エネルギー生成デバイス、つまり。ドローンを効率的に飛ばすために、構造エネルギー貯蔵装置、熱電発電機、構造太陽電池などが使用されています。さらに、航空機のパワーウェイトレシオを改善し、飛行中に発生する可能性のあるさまざまな公称および非公称の空力負荷条件に構造が耐えられるようにするための取り組みが行われています。

ソーラーツリーとEV充電器は、エンビジョンソーラーなどの企業によって開発されています。このカリフォルニアを拠点とする会社は、距離と距離に関連する問題に対処するためにEV ARC（ドローン充電器として機能）も設計しました。UAV ARCは完全にオフグリッドであり、製品をはるかにスケーラブルな作りのバッテリーが装備されています。このデバイスは、ドローンの艦隊を充電するためだけでなく、ソーラードローンに関する情報を収集し、レポートのパフォーマンス情報を提供することも目的としています。

ISPAGRORoboticsの技術スペシャリストであるShwetaPatilと話をする機会があり、太陽光発電ドローンの設計におけるいくつかの技術的側面とその実現可能性について理解しました。彼女が言ったことは次のとおりです。

太陽光発電ドローンで起こった最近の進歩

ボーイング737の翼幅を持つFacebookの太陽光発電ドローンが飛行した2017年から、中国の太陽光発電ドローンが飛行した2019年まで、メイインは薄暗い冬に10時間の長距離飛行を行いました。いくつかの太陽光発電ドローンがテスト飛行を行いました。成功したものもあれば、さまざまな面で改善が必要なものもあります。最近、SunbirdsによるSB4 Phoenix太陽光発電ドローンが飛行し、イギリス海峡を2回横断し、サンガットからドーバーまで往復しました。最近飛行した太陽電池式ドローンのいくつかを詳しく見てみましょう。

HAWK30-高高度疑似衛星（HAPS）

これは、東京に拠点を置くソフトバンクの子会社であるHAPSMobileと米国の防衛産業の請負業者であるAeroVironmentとのパートナーシップで開発された、無人で耐久性のある太陽光発電UAVです。HAWK30は、2019年9月にカリフォルニアのNASA研究センターでテスト飛行を完了し、2023年までにHAPSベースのサービスの提供を開始します。ドローンは軽量素材で構成され、10個のプロペラと256フィートの翼幅を備えています。太陽電池パネルは翼の表面に設置され、高エネルギー密度のリチウムイオン電池に給電し、UAVが日没後も飛行と送信を継続できるようにします。

SB4フェニックス

サンガットからのこの完全自律型の太陽光発電ドローンは、2020年9月14日にイギリス海峡を2回横断し、サンガットからドーバーまで往復することで飛行しました。この軽量の太陽光発電ドローンは、100kmと2時間21分を達成しました。到着時にバッテリーを100％充電して、ある国から別の国へ海上を飛行します。

韓国の太陽光発電ドローンEAV3

最近、韓国航空宇宙研究院（KARI）が製造したEAV3は、空気が不十分な高高度で53時間の最長連続飛行を完了しました。この太陽光発電UAVは、超エネルギー密度の高いセルを備えており、長さ9m、翼幅20m、重量約21 kg（46ポンド）です。成層圏を12〜18 kmの高さで16時間飛行し、2016年に高度18kmで90分の飛行を完了した太陽電池式ドローンの記録を破りました。

Google / Titan Aerospace：Solara 50 Boeing / DARPA：SolarEagle、Aurora Flight Sciences：Odysseus、BAE Systems：PHASA-35、Chinese Academy of Aerospace Aerodynamics（CAAA）：Caihong（Rainbow）T-4、Facebook / Ascenta：Aquila、Airbus ：Zephyr-Sは、過去数年間に設計および開発された他の太陽光発電UAVドローンの一部です。

ソリューションを見て、ますます多くの企業が時流に参加するのを目の当たりにして、太陽光発電UAVの明るい見通しを予測するのは難しいことです。この技術を航空機に適用するための開発は、主に環境にやさしい方法で低コストで実行できるため、世界中で積極的に取り組んでいます。さまざまな軍事作戦、データ収集、災害救援や商業小売業者向けのドローンベースの配信を支援することから、太陽光発電UAVは、物事を成し遂げるために著しく効率的かつ経済的になりました。太陽光発電のUAVと次の大きなものを呼ぶのは間違いではありません！