Drohnen mit Sonnenenergie im Tank
Es gibt viele gute Gründe, künftig auf die Nutzung von Drohnentechnik zu setzen. Denn nicht zuletzt mit Blick auf die Reduktion von klimaschädlichen Emissionen können die in weiten Teilen komplett elektrisch betriebenen Systeme attraktiv sein. Vor allem, wenn dann auch noch der Strom aus regenerativen Quellen stammt. (Lese-Tipp: EU-Strategie - Drohnen für die nachhaltige Mobilität) So wie bei den Drohnen von XSun. Das französische Unternehmen um CEO Benjamin David hat ein spezielles System entwickelt, um moderne Solarzellen auf einem doppelten Tragflächenpaar unterzubringen. Doch warum setzen eigentlich nicht mehr Hersteller auf Drohnen mit Sonnenenergie im Tank? Schließlich ist „nachtanken“ dann doch kostenlos. Das wollten wir von Benjamin David und Dr. Waldemar Krebs, Business Development Director and Head of the XSun EDMO Airport office in Deutschland wissen. Drones fragt nach.
Von Jan Schönberg
Drones: Mit Blick auf lange Flugzeiten scheint Solarenergie ideal, da gewissermaßen während des Einsatzes „nachgetankt“ werden kann. Warum gibt es dennoch so wenig Drohnenentwickler, die auf Sonnenenergie setzen?
Benjamin David: Viele Entwickler haben für sich entschieden, dass ihnen die Vorteile der Technologie im Verhältnis zu den damit verbundenen Herausforderungen nicht groß genug sind. Wenn man aber wie wir auf eine Doppeltandemflügel-Konfiguration und ganz auf den über die Solarzellen gespeisten Elektroantrieb setzt, dann ergibt ein Solarantrieb absolut Sinn. Alle Baugruppen sind komplett darauf ausgerichtet und die gesamte Konstruktion basiert einzig auf diesem konstruktiven Gedanken.
Welche speziellen konstruktive Herausforderungen sind es denn konkret, die die Nutzung von Solarenergie mit sich bringt?
Benjamin David: Eine der zentralen Herausforderungen besteht darin, die Solarzellen ohne Effizienzverluste auf profilierten Flügeln zu platzieren. Des Weiteren müssen smarte Wege gefunden werden, die Stromversorgung an Bord der Drohne zu kontrollieren. Hier haben wir enorme Anstrengungen unternommen, um eine praktikable Lösung zu finden.
Sie haben die Herausforderungen in puncto Solarzellen angesprochen. Können Sie diesbezüglich überhaupt auf handelsübliche Technik zurückgreifen? Oder musste diese – gegebenenfalls mit Blick auf das Verhältnis von Gewicht zu Energiegewinnung – individuell angepasst werden?
Benjamin David: Ich habe früher für viele Jahre in der Raumfahrtindustrie gearbeitet, daher verwenden wir Solarzellen, die sonst in Satelliten zum Einsatz kommen. Das Ganze basiert auf der sogenannten Thin-Film-Technologie, bei der drei bis fünf dünne Schichten von Solarzellen in amorphem Silikon angeordnet sind. Das führt zu einem um 15 Prozent niedrigeren Gewicht der Tragflächen und zugleich zu einer deutlich höheren Energieausbeute, da mehrere Zellen in Serie geschaltet sind. Das erhöht zudem die Betriebssicherheit und erhöht den Grad der System-Autonomie um 20 Prozent.
Für welche Einsatzbereiche eignen sich Solar-Drohnen besonders gut – und für welche eher weniger?
Benjamin David: Die Einsatzmöglichkeiten sind sehr umfangreich, nicht zuletzt aufgrund der langen Flugzeiten, die unsere SolarXOne erreichen kann. Im Durchschnitt sind 10 Stunden Einsatzdauer möglich, im Sommer bis zu 12 und sogar noch mehr Stunden. Und auch in der Nacht kann die Drohne bis zu 5 Stunden in der Luft bleiben, was schon ziemlich gut ist.
Dr. Waldemar Krebs: Das Drohnen-Design ist optimal dafür geeignet, Überwachungsaufgaben aus der Luft wahrzunehmen – insbesondere mit Blick auf Bildflug und Kartierung. Und das wird ja ohnehin normalerweise tagsüber gemacht. Auch für das Scannen mit Hilfe von LiDAR-Sensoren sind unsere Drohnen hervorragend geeignet, vor allem wegen der langen Flugzeiten.
Um ausreichend Platz für die Solarzellen zu haben, müssen die Tragflächen besonders viel Fläche bieten. Sie setzen sogar auf eine Drohne mit zwei Flächenpaaren. Welche Auswirkungen hat das auf die Flugeigenschaften?
Benjamin David: Diese sehr komplexe Konstruktion bietet eine ganze Reihe an Vorteilen. So ist insgesamt eine geringere Flügelspannweite erforderlich, was sich positiv auf das strukturelle Gewicht auswirkt. Und die doppelten Tragflächen sorgen für eine große natürliche aerodynamische Stabilität. Überhaupt zeichnet sich das System durch sehr gutmütige und ruhige Flugeigenschaften aus. Man kann mit einer vergleichsweise niedrigen Geschwindigkeit fliegen, was sich auch positiv auf die Qualität der generierten Bilddaten auswirkt. Des Weiteren können die Drohnen bei niedrigen Geschwindigkeiten starten und landen, sodass wenig Platz für Starts und Landungen erforderlich ist.
Die Mission von XSun klingt so einfach wie ambitioniert: „Save the world”. Hand aufs Herz: Wie können Solardrohnen die Welt retten?
Benjamin David: Ja, das ist tatsächlich ein ambitioniertes Ziel und bezieht sich vor allem darauf, nachhaltige Transportmaschinen zu entwickeln.
Dr. Waldemar Krebs: Vor 15 Jahren schrieb ich meine Doktorarbeit über die Auswirkungen des Flugverkehrs auf das Klima. Daher bin ich dem Thema Nachhaltigkeit und damit auch der Mission von XSun sehr verbunden und unterstütze diese mit voller Kraft. Und ich bin davon überzeugt, dass wir als Unternehmen die Welt bis zu einem gewissen Grad tatsächlich bewahren können. In der gesamten Wirtschaft müssen Anstrengungen unternommen werden, die Kohlendioxid- und Treibhausgasemissionen zu senken. Wir haben definitiv eine CO2-freie Lösung und eine sehr, sehr leise noch dazu, die Lärmbelastung wird auf nahezu Null reduziert. All das wird von der Gesellschaft sehr geschätzt und trägt dazu bei, ein Stück weit die Welt zu retten. Daher finde ich es einfach großartig, Teil dieser Reise zu sein.
