โดรนไฮโดรเจน: ระบบบินอัตโนมัติ ล่องหน และปล่อยมลพิษเป็นศูนย์ในอากาศ

ลอส โดรนพลังงานไฮโดรเจน ในเวลาอันสั้น เทคโนโลยีเหล่านี้ได้เปลี่ยนจากสิ่งที่ฟังดูเหมือนนิยายวิทยาศาสตร์มาเป็นหนึ่งในสิ่งที่มีแนวโน้มสำคัญสำหรับอนาคตของการคมนาคมทางอากาศ ระหว่างเซบียา เคียฟ และศูนย์นวัตกรรมต่างๆ ทั่วโลก การปฏิวัติทางเทคโนโลยีที่แท้จริงกำลังก่อตัวขึ้น ซึ่งส่งผลกระทบต่อทั้งการใช้งานพลเรือนและการทหาร โดยมีผลกระทบโดยตรงต่อโลจิสติกส์ ความปลอดภัย และสิ่งแวดล้อม

ในปัจจุบัน ต้นแบบและแบบจำลองการใช้งานที่ผสมผสานกัน เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน มอเตอร์ไฟฟ้า และแบตเตอรี่, การบรรลุความเป็นอิสระที่มากขึ้นเสียงรบกวนน้อยลงและแทบไม่มีการปล่อยมลพิษ จากโครงการบุกเบิกของมหาวิทยาลัยในสเปนไปจนถึงโดรนทางทหารของยูเครนที่ปฏิบัติการในสมรภูมิรบจริง ไฮโดรเจนกำลังพิสูจน์ให้เห็นว่าสามารถเปลี่ยนแปลงเกมในด้านการจราจรทางอากาศระดับต่ำได้

โดรนไฮโดรเจนสีเขียวในเซบียา: ห้องปฏิบัติการด้านการคมนาคมในเมือง

กำลังมีการทดสอบเกิดขึ้นในเมืองเซบียา โดรนไฟฟ้าขึ้นลงในแนวดิ่ง (VTOL) ที่ติดตั้งเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนสีเขียวเครื่องบินลำนี้ได้รับการพัฒนาร่วมกันโดยกลุ่มพันธมิตรในยุโรป โดยผสมผสานระบบเซลล์เชื้อเพลิงแบบไฮบริดเข้ากับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ทำให้สามารถบินได้นานกว่ามัลติคอปเตอร์ไฟฟ้าทั่วไปที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่เพียงอย่างเดียวประมาณ 50%

ไฮโดรเจนที่ใช้เป็นพลังงานขับเคลื่อนต้นแบบนี้ ผลิตโดย กระบวนการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์และไฮโดรเจนสีเขียวดังนั้น ผลพลอยได้เพียงอย่างเดียวจากปฏิกิริยาของเซลล์เชื้อเพลิงคือไอน้ำ ซึ่งหมายความว่ามันไม่ปล่อยก๊าซหรืออนุภาคที่เป็นมลพิษในระหว่างการบิน ทำให้เป็นแพลตฟอร์มที่เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมในเมืองที่คุณภาพอากาศเป็นปัจจัยสำคัญ

หนึ่งในความท้าทายทางเทคนิคที่สำคัญที่สุดของโครงการนี้คือการออกแบบ ถังไฮโดรเจนที่มีทั้งน้ำหนักเบา ปลอดภัย และผสานเข้ากับหลักอากาศพลศาสตร์ของโดรนได้อย่างลงตัวบริษัท Go Ahead Solutions ได้พัฒนาถังเชื้อเพลิงแบบปรับรูปทรงได้ตามรูปทรงของลำตัวเครื่องบิน ซึ่งช่วยให้ใช้พื้นที่ได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่ลดทอนความคล่องตัวหรือสมรรถนะการบิน

นอกจากฮาร์ดแวร์แล้ว ระบบนี้ยังประกอบด้วย... ซอฟต์แวร์บริหารจัดการพลังงานที่ตัดสินใจในแต่ละช่วงเวลาว่าจะรวมเซลล์เชื้อเพลิงและแบตเตอรี่เข้าด้วยกันอย่างไร เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ปกป้องชิ้นส่วนที่บอบบางที่สุด และยืดอายุการใช้งาน ระบบควบคุมอัจฉริยะนี้เป็นกุญแจสำคัญที่ทำให้โซลูชันนี้ใช้งานได้จริงในระยะกลางและระยะยาว ลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาและค่าใช้จ่ายในการดำเนินงาน

ในขณะนี้ โดรนของเซบียากำลังอยู่ใน ขั้นตอนการทดสอบการใช้งานในสภาพแวดล้อมจริงหากการตรวจสอบเป็นไปตามแผนที่วางไว้ ก็สามารถนำไปใช้สำหรับการขนส่งสินค้าเร่งด่วน การขนส่งเวชภัณฑ์ การตรวจสอบทางอุตสาหกรรม การเฝ้าระวังโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญ หรือภารกิจค้นหาและกู้ภัย ซึ่งทั้งหมดนี้จะไม่ก่อให้เกิดมลพิษในพื้นที่และมีผลกระทบต่อเสียงน้อยมาก

การบูรณาการเข้าสู่ U-Space และบทบาทของสเปนในระบบนิเวศของยุโรป

โดรนไฮโดรเจนสีเขียวนี้เป็นส่วนหนึ่งของโครงการ U5-Space โครงการนี้ได้รับการสนับสนุนจาก CDTI ด้วยเงินทุนจาก Next Generation EUเป้าหมายโดยรวมไม่ใช่แค่การสร้างต้นแบบที่ดึงดูดสายตา แต่ยังต้องผสานรวมเข้ากับระบบ U-Space ของยุโรปในอนาคต ซึ่งเป็นกรอบการทำงานที่จะควบคุมและจัดการการจราจรของโดรนและอากาศยานขนาดเล็กในน่านฟ้าเมือง

U-Space มีเจตนารมณ์ว่า โดรนขนาดต่างๆ เครื่องบินขนส่งทางอากาศในเมือง และยานพาหนะไร้คนขับอื่นๆ แบ่งปันน่านฟ้าเหนือเมืองต่างๆ โดยปราศจากความวุ่นวาย ลดความเสี่ยงจากการชนกัน รับประกันความเป็นส่วนตัว และในขณะเดียวกันก็ช่วยให้เกิดการพัฒนาบริการใหม่ๆ โดรนจากอันดาลูเซียได้รับการออกแบบให้ทำงานอย่างประสานงานกันภายในระบบนี้ โดยให้ข้อมูลและทำหน้าที่เป็นสนามทดสอบ

การมีส่วนร่วมของสเปนไม่ได้จำกัดอยู่เพียงแค่การนำเสนอเทคโนโลยีที่น่าสนใจเท่านั้น แต่ยังมีการดำเนินการในด้านอื่นๆ อีกด้วย ขั้นตอน มาตรฐานความปลอดภัย และแนวทางการบูรณาการ ซึ่งจะใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงในระดับยุโรป ในทางปฏิบัติแล้ว หมายถึงการทำให้มั่นใจว่าการขนส่งทางอากาศในเมืองดำเนินการตามเกณฑ์ด้านความยั่งยืน ประสิทธิภาพ และความปลอดภัย และไฮโดรเจนสีเขียวสามารถมีบทบาทสำคัญในสถานการณ์ดังกล่าวได้

เป็นเรื่องสำคัญที่ควรจำไว้ว่า แม้ว่าจะมีบริษัทข้ามชาติที่ทำการตลาดอยู่แล้วก็ตาม โดรนพลังงานไฮโดรเจนสำหรับใช้งานพลเรือนและทางทหารแบบจำลองที่พัฒนาขึ้นในเซบียามีความโดดเด่น เนื่องจากได้รับการออกแบบตั้งแต่เริ่มต้นให้เข้ากับระบบนิเวศที่มีการควบคุมและประสานงานกัน ผลลัพธ์ที่ได้จะมีคุณค่าอย่างยิ่งในการกำหนดวิธีการรับรอง การตรวจสอบ และการควบคุมอุปกรณ์เหล่านี้ในสภาพแวดล้อมเมืองที่ซับซ้อน

กลุ่มพันธมิตรที่ขับเคลื่อนการพัฒนานี้ประกอบด้วย มหาวิทยาลัยเซบียา, เซเลนซา, แอมเปอร์ กรุ๊ป, จีโอไอ, ฟุนเดเทล, เซดินต์-ยูพีเอ็ม และมหาวิทยาลัยโพลีเทคนิคแห่งมาดริดด้วยงบประมาณประมาณ 3,4 ล้านยูโร ภายใต้โครงการเทคโนโลยีการบินและอวกาศของ CDTI การรวมตัวกันของมหาวิทยาลัย บริษัทเทคโนโลยี และศูนย์วิจัยเหล่านี้ แสดงให้เห็นถึงรูปแบบความร่วมมือที่ยุโรปต้องการส่งเสริมได้อย่างเหมาะสม

บุคคลและผู้มีความสามารถเบื้องหลังโดรนสเปนลำแรกที่ใช้เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนสีเขียว

เบื้องหลังความก้าวหน้านี้ ไม่เพียงแต่มีเงินทุนและอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการจากยุโรปเท่านั้น แต่ยังมีปัจจัยอื่นๆ อีกด้วย ทีมประกอบด้วยคณาจารย์ นักวิจัยรุ่นใหม่ และเจ้าหน้าที่ด้านเทคนิค ผู้ที่ทุ่มเทเวลาให้กับแนวคิดนี้เป็นอย่างมาก บุคคลสำคัญ เช่น ศาสตราจารย์ คาร์ลอส บอร์ดอนส์ อัลบา และ เซอร์จิโอ เอสเตบัน รอนเซโร เป็นผู้นำด้านวิชาการ ประสานงานการพัฒนาระบบ และกำหนดแนวทางของโครงการ

นักวิจัยรุ่นใหม่ เช่น ได้ทำงานร่วมกับพวกเขาด้วย อัลวาโร โกมาร์ และเซซาร์ โมราเลส รับผิดชอบงานออกแบบ ทดสอบ และบูรณาการส่วนใหญ่ในโรงงานแห่งนี้ ผู้เชี่ยวชาญอย่างปาโบล มาอิซ มีหน้าที่แปลงแบบจำลองดิจิทัลและการคำนวณให้เป็นชิ้นส่วนจริง รวมถึงการปรับแต่ง การกลึง และการประกอบชิ้นส่วนต่างๆ ของโดรน

โดรนสัญชาติสเปนลำแรกนี้ที่ใช้เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนสีเขียว ไม่ได้จำกัดอยู่แค่การสาธิตในห้องปฏิบัติการเท่านั้น: นี่เป็นภาพสะท้อนที่ชัดเจนมากของอนาคตของการคมนาคมทางอากาศในเขตเมืองประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าคุณไม่จำเป็นต้องเป็นบริษัทข้ามชาติขนาดใหญ่เพื่อผลักดันขอบเขตทางเทคโนโลยี การผสมผสานที่ลงตัวระหว่างมหาวิทยาลัย บริษัทขนาดกลางและขนาดย่อมที่เชี่ยวชาญ และศูนย์วิจัยและพัฒนา สามารถสร้างโซลูชันที่มีศักยภาพในการแข่งขันสูงได้

เขตอัลจาราเฟในเมืองเซบียา กำลังจะกลายเป็นที่ตั้งของ... หนึ่งในโรงงานจัดเก็บไฮโดรเจนสีเขียวขนาดใหญ่แห่งแรกในสเปนสิ่งนี้สอดคล้องกับแนวทางการทำงานนี้อย่างสมบูรณ์แบบ ด้วยวิธีนี้ ภูมิภาคนี้จึงวางตำแหน่งตัวเองเป็นต้นแบบของเทคโนโลยีไฮโดรเจน ไม่เพียงแต่สำหรับการใช้งานภาคพื้นดินเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการใช้งานในอากาศด้วย

ด้วยโครงการริเริ่มนี้ สเปนกำลังสร้างชื่อเสียงให้ตัวเองในเวทีโลก การคมนาคมทางอากาศที่สะอาดและมีประสิทธิภาพด้วยเครื่องบินขนาดเล็กเตรียมพร้อมที่จะบูรณาการเข้ากับการจราจรของเมืองในอนาคต และลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลในภาคส่วนที่กำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว

หลักการพื้นฐาน: เหตุใดไฮโดรเจนจึงเหมาะสมกับโดรนเป็นอย่างยิ่ง

เพื่อให้เข้าใจว่าเหตุใดโครงการเหล่านี้จึงได้รับความสนใจอย่างมาก เราควรทบทวนวิธีการขับเคลื่อนของโดรนส่วนใหญ่ในปัจจุบันเสียก่อน โดยทั่วไปแล้ว โดรนนั้นมีพื้นฐานมาจาก... ระบบขับเคลื่อนหลักสองตระกูลเครื่องยนต์สันดาปที่ใช้เชื้อเพลิงเบนซิน (หรืออนุพันธ์) และมอเตอร์ไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่ลิเธียม

ลอส โดรนที่มีเครื่องยนต์สันดาปภายในและเชื้อเพลิงเหลว โดยทั่วไปแล้ว จรวดประเภทนี้จะใช้กับเครื่องบินขนาดใหญ่และภารกิจที่ต้องการระยะเวลาบินเกิน 30 นาที โดยเฉพาะในเครื่องบินปีกตรึง จรวดประเภทนี้ให้พลังงานความหนาแน่นสูง แต่ก็ก่อให้เกิดเสียงดัง การสั่นสะเทือน มลพิษ และต้องการการบำรุงรักษามากกว่า

อีกด้านหนึ่งคือ โดรนไฟฟ้าที่ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นตัวเลือกหลักสำหรับมัลติคอปเตอร์ขนาดเล็กและขนาดกลาง มีเสียงเงียบกว่า บำรุงรักษาง่ายกว่า และควบคุมได้แม่นยำมาก แต่ข้อจำกัดหลักคือระยะเวลาบิน: โดยทั่วไปจะบินได้ประมาณ 20 ถึง 30 นาทีในแอปพลิเคชันทั่วไป

ในแง่ของพลังงาน แบตเตอรี่ลิเธียมมีข้อดีดังนี้ ความหนาแน่นพลังงานโดยประมาณ 0,2 กิโลวัตต์ชั่วโมง/กิโลกรัมในขณะที่เชื้อเพลิงอย่างน้ำมันเบนซินให้พลังงานประมาณ 1,4 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อกิโลกรัม ความแตกต่างนี้อธิบายได้ว่าทำไมเครื่องยนต์สันดาปจึงยังคงยากที่จะหาอะไรมาทดแทนได้เมื่อต้องการบินในระยะทางไกลหรือบินต่อเนื่องเป็นเวลานานหลายชั่วโมง

เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนสมัยใหม่สำหรับโดรนได้เข้ามาเติมเต็มช่องว่างแล้ว: โดยให้ประโยชน์มากมายเมื่อพิจารณาจาก... แบตเตอรี่บวกกับถังแก๊สไฮโดรเจนแรงดันสูงด้วยประสิทธิภาพการใช้พลังงานประมาณ 1 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อกิโลกรัม ทำให้ประหยัดพลังงานได้มากกว่าแบตเตอรี่ถึงสี่เท่า แม้ว่าจะยังด้อยกว่าน้ำมันเบนซินก็ตาม อย่างไรก็ตาม ระบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าเต็มรูปแบบช่วยให้สามารถวิ่งได้ไกลกว่าสองชั่วโมง

ข้อดีในการใช้งาน: ระยะเวลาการใช้งานที่นานขึ้น เสียงรบกวนน้อยลง และไม่มีการปล่อยมลพิษ

เซลล์เชื้อเพลิงสำหรับโดรนมีการวางจำหน่ายในตลาด กำลังไฟมีช่วงตั้งแต่ประมาณ 250 วัตต์ ถึงประมาณ 2.500 วัตต์ครอบคลุมตั้งแต่โดรนสังเกตการณ์ขนาดเล็กไปจนถึงเครื่องบินที่มีน้ำหนักไม่เกินประมาณ 25 กิโลกรัมขณะขึ้นบิน ในหลายๆ รูปแบบ จะมีการติดตั้งแบตเตอรี่เสริมเพื่อรองรับความต้องการพลังงานสูงสุด เช่น ในระหว่างการขึ้นบินหรือการเคลื่อนที่อย่างกะทันหัน

ข้อดีที่สำคัญอย่างหนึ่งคือ การใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิง ปฏิกิริยาทางเคมีไฟฟ้าของแบตเตอรี่ก่อให้เกิดเพียงน้ำเท่านั้นนั่นหมายความว่าโดรนจะไม่ปล่อยก๊าซจากการเผาไหม้ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ หรือไนโตรเจนออกไซด์ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการปฏิบัติงานเป็นเวลานานเหนือเมือง พื้นที่คุ้มครอง หรือสถานที่สำคัญที่มีความอ่อนไหว

การปรับปรุงที่สำคัญอีกประการหนึ่งมาจากด้านเสียงและความร้อน โดยมีพื้นฐานมาจาก มอเตอร์ไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าที่ผลิตได้จากแบตเตอรี่เสียงที่เกิดจากโดรนเหล่านี้เบากว่าเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบดั้งเดิมอย่างมาก นอกจากนี้ยังปล่อยความร้อนน้อยกว่ามาก ซึ่งช่วยลดสัญญาณความร้อนและทำให้ตรวจจับได้ยากขึ้นโดยใช้กล้องอินฟราเรดหรือเซ็นเซอร์ที่คล้ายกัน

ในการใช้งานทางทหาร การผสมผสานของสิ่งนี้ ความเป็นอิสระที่มากขึ้น ระดับเสียงรบกวนต่ำ และลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากความร้อน มันมีคุณค่าทางยุทธศาสตร์มหาศาล ช่วยให้ปฏิบัติภารกิจได้นานขึ้นในระยะที่มองไม่เห็นเป้าหมาย (BVLOS) เฝ้าระวังเป้าหมายได้นานขึ้น และลดโอกาสที่จะถูกตรวจจับโดยระบบป้องกันของศัตรู

ข้อมูลการบริโภคโดยทั่วไปบ่งชี้ว่า สำหรับแพลตฟอร์มที่มีน้ำหนักประมาณ 25 กิโลกรัม โดรนแบบมัลติคอปเตอร์ใช้ไฮโดรเจนประมาณ 200 กรัมต่อชั่วโมง และโดรนปีกคงที่ใช้ประมาณ 100 กรัมต่อชั่วโมงโดยใช้ประโยชน์จากข้อเท็จจริงที่ว่าระบบหลังมีประสิทธิภาพมากกว่าในการบินระยะไกล นอกจากนี้ ความสามารถในการปรับเปลี่ยนขวดหรือตลับบรรจุก๊าซยังช่วยให้ปรับระยะเวลาการบินให้เหมาะสมกับภารกิจได้ง่ายขึ้น

ต้นทุนและการจัดหาไฮโดรเจนสำหรับโดรน

จากมุมมองทางเศรษฐกิจ เซลล์เชื้อเพลิงสำหรับโดรนยังคงเป็นเทคโนโลยีที่มีราคาค่อนข้างสูง: เครื่องรุ่นกำลังไฟต่ำมีราคาประมาณ 10.000 ดอลลาร์ในขณะที่รุ่นที่มีความจุสูงกว่าอาจมีราคาสูงถึง 40.000 ดอลลาร์สหรัฐฯ ซึ่งรวมถึงระบบจัดเก็บ (ขวด) และตัวควบคุมแรงดันที่จำเป็นสำหรับการใช้งานอย่างปลอดภัย

ไฮโดรเจนสามารถจัดหาได้ผ่านทาง สถานีเติมเชื้อเพลิงไฮโดรเจนหรือถังเหล็กแรงดันสูงในสเปนยังมีสถานีบริการไฮโดรเจนอยู่ไม่มากนัก ประมาณหกแห่งเท่านั้น โดยราคาเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณ 10 ยูโรต่อกิโลกรัม และค่าใช้จ่ายในการเติมเชื้อเพลิงขั้นต่ำอยู่ที่ประมาณ 50 ยูโร

เมื่อคุณเลือก ขวดขนาด 50 ลิตร ที่ความดัน 200 บาร์ต้นทุนของไฮโดรเจนต่อกิโลกรัมอาจสูงถึง 100 ยูโร/กิโลกรัม แม้ว่าตัวเลขนี้จะดูสูง แต่สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาถึงการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงที่ค่อนข้างต่ำของโดรน และคุณค่าเพิ่มเติมที่พวกมันมอบให้ในภารกิจสำคัญ ซึ่งระยะทำการที่เพิ่มขึ้นและการพรางตัวนั้นคุ้มค่ากับการลงทุน

น้ำหนักของชุดเซลล์เชื้อเพลิงและถังเชื้อเพลิงมักจะเปลี่ยนแปลงไป ระหว่าง 3 ถึง 10 กกขึ้นอยู่กับกำลังและความจุ ความสัมพันธ์ระหว่างมวลและพลังงานที่สะสมไว้เป็นสิ่งที่ทำให้เกิดผลทวีคูณในระยะเวลาการบินเมื่อเทียบกับระบบที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่เพียงอย่างเดียว ในขณะที่ยังคงขนาดของเครื่องบินที่ใกล้เคียงกัน

แม้ว่าราคาสินค้าในปัจจุบันจะสูง แต่ก็สมเหตุสมผลที่จะคิดว่า การแข่งขันระหว่างผู้ผลิตและการผลิตในขนาดใหญ่ ต้นทุนจะลดลงอย่างต่อเนื่องในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากไฮโดรเจนได้รับความนิยมในภาคส่วนอื่นๆ เช่น การขนส่งขนาดใหญ่ อุตสาหกรรม หรือการจัดเก็บพลังงานแบบอยู่กับที่

ความเคลื่อนไหวระหว่างประเทศ: เกาหลีใต้ สหราชอาณาจักร สหรัฐอเมริกา และอื่นๆ

ในระดับสากล ผู้ผลิตหลายรายได้เริ่มวางจำหน่ายผลิตภัณฑ์ของตนในตลาดแล้ว โดรนพลังงานไฮโดรเจน เหมาะสำหรับการใช้งานทั้งในภาคพลเรือนและภาคการทหารหนึ่งในกรณีที่ถูกอ้างถึงมากที่สุดคือกรณีของบริษัท DOOSAN Mobility จากเกาหลีใต้ ซึ่งนำเสนอทั้งโดรนหกใบพัดและโดรนปีกคงที่ที่ติดตั้งระบบไฮโดรเจน

ในสหราชอาณาจักร บริษัท Intelligent Energy ทำการตลาด เฮลิคอปเตอร์หกใบพัด น้ำหนักประมาณ 25 กิโลกรัม ข้อเสนอนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อรองรับน้ำหนักบรรทุกมากและภารกิจระยะยาว โดยมุ่งเน้นไปที่การแทนที่แบตเตอรี่ด้วยเซลล์เชื้อเพลิงเพื่อเพิ่มระยะทางโดยไม่เพิ่มมวลโดยรวมของระบบมากเกินไป

ในกลุ่มผู้ผลิตแบตเตอรี่จากภายนอก บริษัทนี้ก็โดดเด่นเช่นกัน บริษัท H3 Dynamics ของอเมริกาซึ่งนำเสนอโซลูชันที่มีกำลังไฟสูงสุดถึง 2.000 วัตต์ แบตเตอรี่เหล่านี้สามารถนำไปผสานรวมเข้ากับแพลตฟอร์มที่พัฒนาโดยผู้ผลิตรายอื่น หรือในโครงการทางวิศวกรรมเฉพาะด้าน ดังเช่นในต้นแบบบางส่วนของยุโรป

หากเราพิจารณาในด้านการทหาร จะพบว่ามีการพัฒนาต่างๆ เช่น... ระบบ Heven AeroTech Z1 ที่ผลิตในอิสราเอล-อเมริกาออกแบบมาเพื่อใช้งานในสภาพแวดล้อมการต่อสู้ แม้ว่ารุ่นนี้ยังไม่เคยถูกนำไปใช้ในปฏิบัติการจริง แต่ก็แสดงให้เห็นถึงทิศทางของอุตสาหกรรมในการค้นหาโดรนขนาดเล็กที่บินได้นาน และปล่อยความร้อนน้อย

ในบริบทนี้ เป็นที่ชัดเจนว่าไฮโดรเจนกำลังกลายเป็นสิ่งสำคัญ เป็นตัวเลือกที่แข็งแกร่งมากขึ้นเรื่อยๆ สำหรับภารกิจที่ต้องใช้เวลาบินหลายชั่วโมงไม่ว่าจะเป็นการเฝ้าระวังโครงสร้างพื้นฐาน การสนับสนุนเหตุฉุกเฉิน การตรวจสอบสายส่งไฟฟ้า การควบคุมชายแดน หรือภารกิจทางยุทธวิธีในเขตความขัดแย้ง

กรณีเรย์เบิร์ดในยูเครน: ไฮโดรเจนในการสู้รบจริง

หนึ่งในความก้าวหน้าที่โดดเด่นที่สุดในสาขานี้คือ การนำไปใช้โดย... กองกำลังป้องกันประเทศยูเครน พร้อมด้วยโดรนลาดตระเวน Raybird ที่ใช้ระบบไฮโดรเจนไฮบริดอุปกรณ์นี้ ซึ่งพัฒนาโดยบริษัท Skyeton ในท้องถิ่น ถือเป็นโดรนที่ใช้พลังงานจากเซลล์เชื้อเพลิงรุ่นแรกที่ถูกนำไปใช้ในสงครามจริง

โดรนที่ขับเคลื่อนด้วยไฮโดรเจนมีมานานเกือบสองทศวรรษแล้ว แต่จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ พวกมันก็ยัง... ต้นแบบทดลองที่ออกแบบมาเพื่อการบินในระดับความสูงมากและระยะเวลานานเป็นหลัก มากกว่าภารกิจการรบในชีวิตประจำวัน กรณีของยูเครนถือเป็นจุดเปลี่ยนสำคัญ: ระบบได้รับการออกแบบใหม่เพื่อให้ทนทานต่อสภาวะสุดขั้วของแนวหน้าและให้ข้อได้เปรียบทางยุทธวิธีอย่างแท้จริง

เพื่อดัดแปลงเครื่องบินเรย์เบิร์ดรุ่นดั้งเดิม ซึ่งใช้เครื่องยนต์สันดาปภายใน วิศวกรที่สกายตันจึงต้องดำเนินการดังต่อไปนี้ ออกแบบโครงสร้างลำตัวเครื่องบินใหม่ทั้งหมดเพื่อรองรับถังไฮโดรเจนซึ่งมีปริมาตรมากกว่าถังเชื้อเพลิงเหลวแบบเดิม จึงต้องมีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและการกระจายมวล

ระบบขับเคลื่อนที่ได้จึงเป็นระบบไฮบริด: ไฮโดรเจนเป็นแหล่งพลังงานให้กับเซลล์เชื้อเพลิงซึ่งใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าพลังงานนี้ถูกนำไปใช้ในการขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟฟ้าเพื่อสร้างแรงผลักดัน การออกแบบใหม่นี้ช่วยลดเสียงรบกวนทางกลลงอย่างมาก และขจัดเสียงหึ่งๆ ที่มักพบในเครื่องยนต์สี่จังหวะ ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญในภารกิจลาดตระเวนแบบไม่เปิดเผยตัวตน

นอกจากนี้ การใช้มอเตอร์ไฟฟ้ายังทำให้... สัญญาณความร้อนของโดรนนั้นลดลงอย่างมากสิ่งนี้ทำให้การตรวจจับโดยระบบป้องกันที่ใช้รังสีอินฟราเรดทำได้ยากขึ้น ในแนวรบที่มีเซ็นเซอร์หนาแน่นอย่างเช่นในยูเครน ความสามารถในการ "หายตัวไป" จากแผนที่ความร้อนนี้ถือเป็นความแตกต่างที่ชัดเจนเมื่อเทียบกับแบบดั้งเดิม

ประสิทธิภาพของ Raybird และโลจิสติกส์แนวหน้า

เรย์เบิร์ดที่ได้รับการดัดแปลงด้วยไฮโดรเจนมี มีน้ำหนักโดยประมาณ 23 กิโลกรัม และปีกกว้างประมาณ 4,7 เมตรสามารถบรรทุกน้ำหนักได้มากถึง 10 กิโลกรัม โดยปกติจะประกอบด้วยเรดาร์ กล้อง และเซ็นเซอร์ขั้นสูงอื่นๆ ที่มุ่งเน้นการลาดตระเวนระยะไกลและการเฝ้าระวังเชิงลึก

โดรนลำนี้ทำงานด้วยระบบ ความเร็วในการบินอยู่ที่ประมาณ 110 กม./ชม.สิ่งนี้ทำให้สามารถบินได้ระยะทางไกลในเวลาที่ค่อนข้างสั้น แม้ว่าปัจจุบันจะมีระยะเวลาบินต่อเนื่องประมาณ 12 ชั่วโมง แต่ Skyeton อ้างว่ากำลังพัฒนาเพื่อขยายระยะเวลาบินให้ได้ถึง 20 ชั่วโมง ผ่านการปรับปรุงระบบและการจัดการพลังงานให้ดียิ่งขึ้น

อุปกรณ์นี้ไม่ได้อยู่ในโหมดพร้อมใช้งาน หน้าที่หลักของมันคือ... รวบรวมข้อมูลข่าวกรองเกี่ยวกับดินแดนของศัตรูโดรนนี้สามารถลอยอยู่เหนือพื้นที่เป้าหมายได้นานหลายชั่วโมงโดยไม่ดึงดูดความสนใจ และสามารถทำงานได้ในอุณหภูมิที่ท้าทายมาก ตั้งแต่ประมาณ -35 องศาเซลเซียส ถึงประมาณ +55 องศาเซลเซียส ซึ่งจำเป็นอย่างยิ่งในสภาพอากาศที่รุนแรงของบางภูมิภาคในประเทศยูเครน

ในส่วนของด้านโลจิสติกส์ ผู้จัดการโครงการได้ลดความซับซ้อนของการจัดหาเชื้อเพลิงโดยเลือกใช้ ตลับไฮโดรเจนแบบถอดเปลี่ยนได้และหน่วยเคลื่อนที่ขนาดกะทัดรัดที่สามารถผลิตไฮโดรเจนได้ในสถานที่สิ่งนี้ช่วยให้สามารถส่งเสบียงไปยังบริเวณใกล้แนวหน้าได้โดยไม่ต้องพึ่งพาโครงสร้างพื้นฐานที่ตายตัว ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบที่ชัดเจนในสถานการณ์ที่มีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา

โรมัน คเนียเชนโก ซีอีโอของสกายตัน กล่าวว่า การเปลี่ยนแปลงนี้หมายความว่า การทดสอบในห้องปฏิบัติการอย่างเข้มข้นเป็นเวลาสองปี และการออกแบบแนวคิดเครื่องบินใหม่ทั้งหมดโดยคงน้ำหนักและประเภทโดยรวมของโดรนไว้ แต่เปลี่ยนระบบขับเคลื่อนด้วยการเผาไหม้แบบเดิมมาเป็นระบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าที่ใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิง

นวัตกรรมในสเปน: โดรนทางทหารและโครงการฝึกอบรม

ในระดับประเทศ นอกเหนือจากโครงการเซบียาแล้ว ยังมีโครงการอื่นๆ ที่กำลังดำเนินการอยู่ด้วย โครงการริเริ่มเชิงทดลองที่มุ่งเน้นโดรนไฮโดรเจนเพื่อวัตถุประสงค์ด้านการป้องกันประเทศและการฝึกอบรมตัวอย่างหนึ่งคือการพัฒนาโดรนปีกคงที่ที่มีน้ำหนักประมาณ 20 กิโลกรัมและปีกกว้าง 4 เมตร ซึ่งออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อศึกษาความเป็นไปได้ของเทคโนโลยีนี้

ต้นแบบนี้ได้รับการออกแบบโดย บริษัท Omicron Ingeniería (ITE Group) เข้าร่วมโครงการนวัตกรรมการฝึกอบรมวิชาชีพ ซึ่งได้รับทุนสนับสนุนจากกระทรวงศึกษาธิการและการฝึกอบรมวิชาชีพโดรนลำนี้ใช้เซลล์เชื้อเพลิงขนาด 1.000 วัตต์ที่จัดหาโดย H3 Dynamics และกลายเป็นโดรนปีกคงที่ลำแรกที่บินในสเปนโดยใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิง

จนถึงปัจจุบัน การทดสอบต่างๆ ทำให้สามารถบรรลุเป้าหมายได้ เที่ยวบินที่มีระยะเวลาบินต่อเนื่องประมาณหนึ่งชั่วโมงแม้ว่าโครงการทดสอบจะดำเนินต่อไปโดยมีเป้าหมายที่จะทำเวลาบินให้เกินสองชั่วโมงผ่านการปรับแต่งด้านอากาศพลศาสตร์ น้ำหนัก และการจัดการพลังงาน แต่โครงการนี้ยังทำหน้าที่ฝึกอบรมนักศึกษาและช่างเทคนิคในสาขาที่จะมีความต้องการสูงในอีกหลายปีข้างหน้าด้วย

การพัฒนาในลักษณะนี้ยืนยันว่า ระบบขับเคลื่อนด้วยเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนสำหรับการใช้งานทางทหารและความมั่นคง เทคโนโลยีนี้มีศักยภาพมหาศาล แต่ยังไม่ได้ถูกนำมาใช้ประโยชน์อย่างเต็มที่ ทั้งในสเปนและทั่วโลก โดรนทางทหารส่วนใหญ่ในปัจจุบันยังคงใช้เครื่องยนต์สันดาปหรือแบตเตอรี่ โดยมีเพียงไม่กี่รุ่นที่ใช้งานจริงซึ่งติดตั้งเซลล์เชื้อเพลิง

เมื่อเทคโนโลยีพัฒนาขึ้น ก็มีแนวโน้มว่าสิ่งใหม่ๆ จะเกิดขึ้น แนวคิดโดรนแบบใหม่ที่ปรับให้เข้ากับภารกิจการเฝ้าระวังอย่างต่อเนื่องปฏิบัติการพิเศษหรือการสนับสนุนในสภาพแวดล้อมที่ความเงียบ การตรวจจับความร้อนต่ำ และระยะเวลาการใช้งานที่ยาวนานมีความสำคัญอย่างยิ่ง พร้อมทั้งลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

ทางเลือกการออกแบบอื่นๆ: โดรนส่งของและเครื่องบินแบบออโตไจโรที่ขับเคลื่อนด้วยไฮโดรเจน

ไม่ใช่แค่โดรนปีกคงที่หรือมัลติคอปเตอร์แบบคลาสสิกเท่านั้น ยังมีโครงการอื่นๆ ที่สำรวจด้านอื่นๆ อีกด้วย รูปแบบที่ไม่ค่อยพบเห็น เช่น เฮลิคอปเตอร์ไร้คนขับออกแบบมาเพื่อการจัดส่งพัสดุในเส้นทางระยะกลางและระยะไกล หนึ่งในงานวิจัยเหล่านี้ได้เสนอการออกแบบยานบินไร้คนขับสำหรับการจัดส่งที่ใช้เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนแทนแบตเตอรี่หรือเครื่องยนต์สันดาปแบบดั้งเดิม

แนวคิดพื้นฐานคือการใช้ประโยชน์จากข้อดีของ เครื่องบินแบบออโตไจโรเป็นแพลตฟอร์มการบินที่ดี: มีเสถียรภาพสูง สามารถบินได้ที่ความเร็วต่ำ และมีระยะเผื่อในกรณีที่เครื่องยนต์ขัดข้องเมื่อรวมกับระยะทำการที่เพิ่มขึ้นจากการใช้ไฮโดรเจน ทำให้สามารถสำรวจตลาดเฉพาะกลุ่มที่มีการแข่งขันน้อยกว่าตลาดของมัลติคอปเตอร์สำหรับการขนส่งระยะสั้นได้

ในงานนั้น การวิเคราะห์ตลาดโดรนในปัจจุบัน โดยจำแนกประเภทของอากาศยาน วัสดุโครงสร้าง และแหล่งพลังงานที่มีให้เลือกใช้จากนั้นจึงมีการศึกษาโครงการที่คล้ายคลึงกันเพื่อประเมินว่าโซลูชันใดมีความเป็นไปได้มากกว่า และยังมีช่องว่างด้านนวัตกรรมใดบ้างที่ยังไม่ได้ถูกนำไปใช้ประโยชน์

ในระหว่างขั้นตอนการออกแบบ ได้มีการคัดเลือกสิ่งต่อไปนี้ ส่วนประกอบเชิงพาณิชย์จริงสำหรับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมด (ตัวควบคุม เซ็นเซอร์ ตัวกระตุ้น) รวมถึงสำหรับเซลล์เชื้อเพลิง ถังไฮโดรเจน และเครื่องยนต์ โดยผ่านกระบวนการคำนวณมวลและกำหนดขนาดพื้นผิวสำหรับการยกและการทรงตัวซ้ำๆ แบบจำลองได้รับการปรับปรุงจนกระทั่งได้ความสมดุลที่ยอมรับได้ระหว่างน้ำหนัก ระยะทาง และประสิทธิภาพ

การออกแบบขั้นสุดท้ายได้รับการเรนเดอร์แล้วใน การสร้างแบบจำลอง 3 มิติโดยใช้เครื่องมือ CAD เช่น SolidWorksสิ่งนี้ทำให้สามารถศึกษาจุดศูนย์ถ่วง เสถียรภาพโดยรวม และการบูรณาการของระบบย่อยทั้งหมดได้อย่างละเอียด โครงการนี้สรุปด้วยการวิเคราะห์ความเป็นไปได้ทางด้านเทคนิค กฎหมาย และเศรษฐกิจสำหรับการบูรณาการเข้ากับสภาพแวดล้อมด้านกฎระเบียบในปัจจุบัน

ระบบนิเวศทั้งหมดของโครงการเหล่านี้ ตั้งแต่ต้นแบบในมหาวิทยาลัยไปจนถึงการพัฒนาเชิงพาณิชย์และการทดสอบในการรบ ล้วนชี้ไปในทิศทางเดียวกัน: เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนมีแนวโน้มที่จะมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในโดรนรุ่นต่อไปนำเสนอความสมดุลที่น่าสนใจอย่างยิ่งระหว่างความเป็นอิสระ ความรอบคอบ และความยั่งยืน ซึ่งแบตเตอรี่เพียงอย่างเดียวไม่สามารถให้ได้ในขณะนี้

ในปัจจุบัน การผสมผสานความก้าวหน้าในด้านเซลล์เชื้อเพลิง ถังน้ำหนักเบา การจัดการพลังงาน และกรอบการกำกับดูแล เช่น U-Space หมายความว่า โดรนที่ใช้ไฮโดรเจนกำลังเปลี่ยนจากสิ่งแปลกใหม่ทางเทคโนโลยีไปสู่เครื่องมือที่ใช้งานได้จริงอย่างจริงจัง เพื่อการขนส่ง การป้องกันประเทศ เหตุฉุกเฉิน และการตรวจสอบ โดยมีสเปนและประเทศอื่นๆ เป็นผู้นำในการเปลี่ยนแปลงทางอากาศนี้ ซึ่งกำลังค่อยๆ เลิกเป็นสิ่งล้ำยุคและกลายเป็นส่วนหนึ่งของภูมิทัศน์ในชีวิตประจำวันของเมืองและท้องฟ้าของเรา