In qualsiasi modo si utilizzino i droni elettrici, sia nel tempo libero che per lavoro, è ben noto che il limite di questi oggetti volanti è rappresentato dalla durata nella batteria. Il range di autonomia di un drone è compresa fra i circa 10 minuti dei modelli-giocattolo a circa mezz’ora per quelli professionali più avanzati. Aumentare la dimensione della batteria ha un evidente limite. Infatti un drone con una batteria più capiente peserà ovviamente di più e quindi sarà anche necessaria più energia elettrica per volare. L’energia immagazzinata nelle batterie basate sulla tecnologia più recente (es.polimeri di litio) è direttamente proporzionale al suo peso. Per ottenere una autonomia molto maggiore, a parità di peso, la soluzione è solo l’idrogeno con le fuel cells (pile a combustibile).
Di recente alcune aziende, nel mondo, hanno realizzato i primi droni a idrogeno che possono avere un notevole sviluppo nel settore degli impieghi professionali dei droni.
L’europea Intelligent Energy è una società di ingegneria inglese focalizzata sullo sviluppo e la commercializzazione delle celle a combustibile di tipo PEM (fuel cells a membrana polimerica) per le applicazioni più differenti: dai veicoli stradali agli impieghi stazionari. Le celle a combustibile della Intelligent Energy permettono di estendere i tempi di volo dei droni superando le limitazioni delle batterie. Sono state raggiunte percorrenze di volo oltre tre volte superiori a quelle fornite dalle batterie. I droni a idrogeno permettono anche di trasportare carichi più pesanti rispetto ai droni solo a batteria.
Le celle a combustibile (fuel cells) a idrogeno della Intelligent Energy alimentano motori elettrici a corrente continua e costituiscono la base di una powertrain semplice, economica, robusta e leggera perché l’idrogeno è contenuto in una piccola bombola in materiale composito a bassissimo peso specifico ma molto robusto (il materiale di cui sono costituite le formula 1). Questi droni hanno un rapporto fra l’energia disponibile a bordo e il loro peso molto più favorevole rispetto a quelli a batteria e inoltre possono essere riforniti in pochi minuti mentre i droni a batteria richiedono qualche ora. La gamma della Intelligent Energy comprende fuel cells con potenza da 600 Watt a 2,4 kW con il rendimento più alto rispetto alla concorrenza. Si tratta inoltre di fuel cells modulari, il che significa che è possibile collegare in parallelo due fuel cells da 2,4 kW per ottenere una potenza di 4,8 Kw senza alcun hardware aggiuntivo.
Fonte: Press Intelligent Energy
Hycopter è invece un altro drone alimentato a idrogeno sviluppato dalla Horizon Energy Systems di Singapore. Pesa circa 5 kg ed ha un’autonomia di circa 4 ore.Può portare fino a 1 kg di carico (in questo caso la durata del volo scende a 2 ore e mezza).
L’idrogeno, (quantità 120 grammi a 350 bar di pressione), è posizionato direttamente nel telaio del drone che ha quattro eliche. La ditta ha scelto di contenere l’idrogeno all’interno di due tubi cilindrici che collegano fra loro le barre dove sono posizionate le eliche. L’idrogeno viene convertito in energia elettrica mediante la cella a combustibile che, a sua volta, si trova posizionata tra i tubi contenenti idrogeno.
Hycopter da il meglio di sé nelle attività che implicano voli di distanza maggiore e tempi superiori, come ad esempio le fasi di mappatura del territorio.
Nella foto (da sinistra) Yim Wai Tsyu, 25 anni, operatore di droni, Taras Wankewycz, CEO di Horizon Energy Systems, e Li Aidan, ricercatore senior. Stanno sviluppando un drone che può volare senza sosta dalla Scozia alla Norvegia per 300 km senza fermarsi e senza fare rifornimento. Il volo sul Mare del Nord utilizzerà una fuel cell sviluppata a Singapore molto leggera che può funzionare alimentata da idrogeno per 12 ore. Il progetto nasce da una collaborazione tra Horizon e lo sviluppatore di droni scozzese RaptorUAS. Insieme stanno lavorando con la Northern Colorado Search and Rescue, con sede negli Stati Uniti, per testare questi droni a lunga durata. L’idrogeno e la lunga durata dei voli rendono il drone uno strumento di supporto ideale anche nelle difficili operazioni di ricerca e salvataggio su vaste aree di mare o di terra. Le celle a combustibile prodotte dalla Horizon hanno potenza compresa fra 1 kW a 5 kW e possono essere utilizzate in droni che pesano fino a circa 5 kg. Horizon ha lavorato con molte aziende aerospaziali del mondo, compresa la Nasa. Il signor Wankewycz ha detto: “C’è molto interesse per i droni perché è un mercato che sta emergendo ora. Grandi aziende come il gigante dell’e-commerce Amazon stanno per impiegare droni per la consegna, il che alimenterà ulteriormente il loro mercato”.
La strategia di Horizon è quella di fornire sistemi di droni che si integrano fra loro mediante il software di controllo di ogni singolo drone. I droni saranno perciò in grado di comunicare con i sistemi di sensori a terra per raccogliere dati che possono essere analizzati per fornire informazioni in tempo reale. I droni possono essere programmati per volare ad intervalli specifici per raccogliere dati che vengono poi inviati in wireless all’ufficio. Possono anche essere dotati di telecamere per l’uso nella sicurezza nazionale, per il pattugliamento di aree remote o per il controllo visivo della folla. Si possono utilizzare i droni a idrogeno anche per motivi di sicurezza, come il pattugliamento di un complesso industriale o di un impianto nucleare. Oppure possono essere utilizzati per l’ispezione di oleodotti e confini in aree remote.
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