Znanstvenici iz Španjolske i Ekvadora razvili su metodu optimizacije za integraciju fotonaponskih ćelija i baterija u bespilotne letjelice. Predstavili su svoja otkrića u članku “Optimizacija kapaciteta za pohranu solarne energije za nadzornu bespilotnu letjelicu”, koji je nedavno objavljen u časopisu Sustainable Futures.
“Jedan od glavnih doprinosa ovog članka je povećanje autonomije bespilotnih letjelica ugradnjom fotonaponskog rezervnog sustava solarne energije. Optimizacija sustava za pohranu podataka provodi se na temelju objektivne funkcije, u kojoj je kapacitet baterije minimiziran kako bi se povećala autonomija leta budući da je u izravnoj vezi s težinom letjelice”, stoji u članku.
Istraživačka skupina prvo je provela aerodinamičku studiju i simulaciju strujanja vjetra. Koristeći skup jednadžbi i simulacijskih programa, znanstvenici su predložili bespilotnu letjelicu s površinom krila od 8347,5 cm2 i rasponom krila od 342 cm. Predložena duljina trupa bila je 97,6 cm.
Pretpostavljeno je da će bespilotna letjelica imati nekoliko telemetrijskih sustava, kameru i odašiljač, pogonski sustav, servo motore i bateriju. Ukupna težina predložene letjelice uključujući komponente za nadzor je 3,5 kg.
Na temelju tih parametara napravljen je digitalni 3D dizajn letjelice s pomoću softvera AutoCAD koji je zatim uvezen u MatLab. Potonji je omogućio znanstvenicima simulaciju na različitim putanjama leta pod standardnim sunčevim zračenjem iznad Ambata u Ekvadoru.
“Obnovljivi sustav koji se sastoji od 48 fotonaponskih ćelija koje će biti smještene duž fiksnog krila UAV-a”, rekli su akademici, ističući da su koristili C60 monokristalne ćelije. “Osim toga, zbog geometrije zrakoplova, ćelije moraju biti spojene u seriju, čime se postiže snaga od 178,56 W.”
S pomoću algoritma za optimizaciju, grupa je izračunala potreban kapacitet napajanja i pohrane te je uzela u obzir troškove, napon i težinu baterije, kao i kapacitet, površinu i učinkovitost solarne jedinice, zajedno s dimenzijama i operativnim potrebama bespilotne letjelice.
“Kako bismo optimizirali sustav, radili smo s PyMO libraryjem u Pythonu, s kojim smo odredili optimalni kapacitet od 15 mAh”, rekli su istraživači. “Nakon što se procijenio kapacitet baterije, integriran je litij-ionski raspored. Baterijski modul sadrži šest baterija Li-Ion-18650 serije, svaka baterija daje napon od 3,7 V s kapacitetom od 2200 mAh … Implementacijom ove tehnike optimizacije, kapacitet autonomije sustava može se povećati do četiri puta.”
