Energiløsninger der understøtter BVLOS flyvninger

Størrelse: px

Starte visningen fra side:

Download "Energiløsninger der understøtter BVLOS flyvninger"

Victor Olsen
6 år siden
Visninger:

1 Energiløsninger der understøtter BVLOS flyvninger Center for Nanoproduktion og Mikroanalyse Teknologisk Institut

2 Hvad forhindrer BVLOS flyvning i dag? 1 Lovgivning Dronen skal under hele flyvningen være indenfor droneførerens synsvidde (VLOS) - medmindre særlig tilladelse foreligger. 2 flyvetid Multirotor droner under 1 time Små fastvinge droner under 2-3 timer

3 Hvad indebærer BVLOS flyvning så 1 At der søges om tilladelse fra rette myndighed 2 At der kan åbnes en luftkorridor ad hvilken flyvningen sker 3 At der under hele flyvningen er et radiolink til dronen 4 At dronen har tilstrækkelig rækkevidde (flyvetid) Grundet omkostninger forbundet med 1-3 så vil BVLOS flyvninger først give kommerciel mening når en mange dobling af flyvetiden sammenlignet med batteri -flyvetiden kan opnås Bemærk: Utilsigtet BVLOS kan sagtens ske for missioner med de nuværende drone flyvetider!

4 Forskellige måder at holde sig i luften på

5 Effektiviteter for fremdriftssystemer (i grove træk) Elektrisk drevet propel 0.9 *0.8 = 0.7 Propel drevet af benzinmotor 0.2 *0.8 = 0.16 Jet motor Fremdriftsystem Propel Energitæthed (kwh/kg) Energi til fremdrift (kwh/kg) Elektrisk motor Lipo batteripakke: Forbrændingsmotor Benzin: 12 2

6 Ulemper Fordele Hvorfor så elmotorer i droner? Multi-rotor Fast-vinge droner Hurtig rpm regulering som nødvendig for multi-rotor Robusthed og enkelt betjening Robusthed og enkelt betjening Effektiv over et større RPM Minimal støj og ikke varm udstødning Minimale vibrationer Minimal støj og ikke varm udstødning Minimale vibrationer Begrænset flyvetid på batteri Transport af batterier Begrænset flyvetid på batteri Transport af batterier

Brændselsceller drevet af brint Li-S batteri ICE

7 Potentiel forlængelse af flyvetiden for mindre elektriske droner Solceller Lipo Brændselsceller drevet af butan Brændselsceller drevet af brint Li-S batteri ICE Brændselsceller Lipo Li-S batteri Gas hybrid Flyvetid (timer)

8 De afgørende performance parametre Multi-rotor Gravimetrisk effekttæthed W/kg Gravimetrisk energitæthed Wh/kg Effekt per areal W/m2 Volumetrisk effekttæthed W/L Volumetrisk energitæthed Wh/L Fast-vinge De forskellige parametre skalerer forskelligt med størrelsen af dronesystemet

9 Size matters. især for droner

10 At opnå tilstrækkelig effekttæthed med brændselsceller i elektriske droner H2 tank Luft 50W Fuel Cell Stack Luft + vand og varme 4S/2000 mah/60c motor Effekt håndtering Lipo batteri Peak effekt tæt på 2kW

DC Output Voltage Range: 32-45V System Efficiency @ 310 W: 54% Design

11 Multi-rotor med LT-PEM brændselsceller Rated Net Output Power: 310 W Max. Continuous Net Output Power: 370 W Peak Net Output Power (Take-off): 1000 W DC Output Voltage Range: 32-45V System 310 W: 54% Design Lifetime: 1000 Hours Net Energy 310 W: 1790 Wh Flight time 2h and 46min

12 Fast-vinge med LT-PEM brændselsceller Ion Tiger fra US Naval Research Laboratory har været testet med forskellige brint lagringteknologier

13 Fast-vinge med højtemperatur SOFC Stalker extended Endurance (Stalker XE) fra Lockheed Martin anvender et SOFC fuel-cell system. Maks. Flyvetid på 8 timer Payload 1 kg, maks. start 10 kg System vægt: 2.6 kg Effekt: 245 W Gravimetrisk effekttæthed: 95 W/kg Brændstof: Propan (LPG) MTBF: 20 svarende til 20 termiske cykler Maks drift tid: 200 timer

14 Relevante energibærer for droner 1 MJ= 0.28 kwh

15 Brint lagring skal tilpasses anvendelsen

16 Solceller på fastvinge droner AM1.5G: 1000 Watt/m2 når lyset flader vinkelret på fladen. Effekten mindskes med Cos(a) når lyset falder med en vinkel a på fladen

17 Forskellige solcelleteknologier

18 HyDrone projektet på TI

19 Budrone projektet på TI Støttet af innovationsfonden

20 Tak til Innovationsfonden Styrelsen for Forskning og Innovation Sky-Watch Safer Scandinavia Og ikke mindst studerende fra DTU (Ballerup og Lyngby)

Relaterede dokumenter

23-11-2012. Lithium batteri teknologi i niche og arbejdskøretøjer Teknologisk Institut. Kjeld Nørregaard, 7220 1317, kjn@teknologisk.

23-11-2012. Lithium batteri teknologi i niche og arbejdskøretøjer Teknologisk Institut. Kjeld Nørregaard, 7220 1317, kjn@teknologisk. Lithium batteri teknologi i niche og arbejdskøretøjer Teknologisk Institut Kjeld Nørregaard, 7220 1317, kjn@teknologisk.dk 1 Hirtshals Gothenburg Kolding Aarhus Odense Taastrup Roskilde Danish Technological