Een drone die op een duurzame manier ver kan vliegen, over zee en over land, en overal kan landen, is zeer breed inzetbaar. Er zijn al waterstofdrone die op het ‘groene’ waterstof vliegen, maar die vliegen of heel langzaam, of kunnen niet verticaal landen. Daarom ontwikkelden onderzoekers van de TU Delft samen met de Koninklijke Marine en de Kustwacht Nederland een waterstofdrone die verticaal kan opstijgen en landen, en urenlang horizontaal als een vliegtuig kan vliegen op waterstof. De eerste succesvolle tests vonden plaats in een van de meest uitdagende scenario’s: vanaf een varend schip op volle zee. Hiermee komen ook maritieme toepassingen binnen handbereik, en wordt een nieuwe stap genomen in de verduurzaming van de luchtvaart.
Een drone die in dichtbevolkt gebied of op volle zee vliegt, moet verticaal kunnen opstijgen en landen, bijvoorbeeld op een appartementencomplex of op het achterdek van een schip. Dit onttrekt veel energie aan de batterij, en gaat ten koste van de vliegduur. Om langer en verder te kunnen vliegen wordt vaak fossiele brandstof gebruikt, wat niet bepaald duurzaam is. Bovendien heeft een drone vleugels nodig om efficiënt ver te kunnen vliegen, maar het laten landen van zulke ‘fixed-wing’ drones vergt extra voorzieningen, bijvoorbeeld op een landingsbaan of in een net. Al met al waren er nog geen drones die op een duurzame manier ver kunnen vliegen en bijna overal kunnen opstijgen en landen.
Bart Remes, projectleider van het Micro Aerial Vehicle Lab (MAVLab) van de TU Delft: “Daarom hebben wij een drone ontwikkeld die verticaal opstijgt en landt met behulp van waterstof en een batterij, en tijdens de horizontale vlucht op waterstof via een brandstofcel de batterij weer oplaadt voor de verticale landing. Dankzij het fixed-wing ontwerp en het gebruik van waterstof kan de drone urenlang in horizontale vlucht blijven.”
De volledig elektrische drone weegt 13 kg en heeft een spanwijdte van 3 meter. Hij is ook heel veilig: hij vliegt met 12 motoren, en kan zelfs bij uitvallen van enkele motoren nog veilig landen op bijvoorbeeld het achterdek van een schip.
Henri Werij Decaan TU Delft
Duurzaam
De drone is uitgerust met een 300 bar 6,8 liter carbon composiet waterstofcilinder. De cilinder levert de waterstof op lage druk aan de 800 watt brandstofcel, die de waterstof omzet in elektriciteit. De enige uitstoot die daarbij vrijkomt is zuurstof en waterdamp. Naast de brandstofcel die elektriciteit levert aan de motoren is er ook een set batterijen die tijdens het verticaal opstijgen en landen samen met de brandstofcel de motoren van extra energie voorziet.
De kennis die is opgedaan bij de ontwikkeling van de drone kan worden gebruikt om de luchtvaart groener te maken. Henri Werij, decaan van de faculteit Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek van de TU Delft: “Een van de belangrijkste aspecten van dit onderzoek, is dat er met waterstof gevlogen wordt. Waterstof wordt wereldwijd gezien als een van de belangrijkste kanshebbers om te komen tot een groene, duurzame brandstof voor de luchtvaart.”
Maritiem
Drones worden boven land al regelmatig gebruikt, maar op zee zijn er vele extra uitdagingen. Wind, zout water, een bewegend schip met beperkte stijg- en landingsmogelijkheden – al deze dynamische omstandigheden stellen hoge eisen aan de drone. Daarom werd de Delftse waterstofdrone niet alleen in een windtunnel getest, maar ook vanaf schepen van de Koninklijke Marine en Kustwacht Nederland, varend op volle zee voor de Nederlandse kust.
Thema: Hoe wordt een bedrijf duurzaam en winstgevend? Lees Link magazine digitaal
De Delftse drone kon dankzij de combinatie van de vleugels en een waterstofcilinder en accu tijdens de eerste testvluchten al ruim 3,5 uur in de lucht blijven en een stabiele vlucht maken. Met deze eigenschappen kan de drone ondersteuning bieden bij verkennings-en inspectietaken.
Kapitein-luitenant ter zee Pieter Blank: “Het introduceren van nieuwe technologieën vereist een meer exploratieve aanpak dan we gewend zijn. De huidige generatie jongeren wordt al opgeleid langs deze wijze van leren en proberen. Voor ons vormen zij het personeel van de toekomst. Daarom zetten we vol in om samen met anderen deze technologieën tot operationele toepassingen te brengen. Als innovator bij de Koninklijke Marine en Kustwacht Nederland ben ik trots op deze samenwerking met de TU Delft. De ontwikkeling van de maritieme drone op waterstof is een onvervalste technische doorbraak. Dat belooft wat voor de toekomst.” Bron TU Delft
