सौर निर्माण में तकनीकी चुनौतियां

जैसा कि कुछ साल पहले एफएए द्वारा भविष्यवाणी की गई थी, वाणिज्यिक प्रयोजनों के लिए ड्रोन की बिक्री में नाटकीय रूप से वृद्धि हुई है, इसलिए वैश्विक सौर ऊर्जा क्षमता है। इन दोनों तकनीकों ने मिलकर सौर ऊर्जा से चलने वाले ड्रोन को आसमान में ऊंची उड़ान भरते हुए देखने की उम्मीद जगाई है । कई छोटी निजी कंपनियाँ, बड़ी टेक और विमानन दिग्गज जैसे एयरबस, बोइंग, गूगल, एयरोविनमेंट, सनबर्डस एसएएस, सनलाइट एयरोस्पेस, आदि पिछले कुछ समय से बाजार में हैं और सौर ऊर्जा से संचालित ड्रोन के विकास के लिए गहनता से काम कर रहे हैं। ।

ऊर्जा के नवीकरणीय स्रोतों के अधिक से अधिक उपयोग पर ध्यान केंद्रित करने से बाजार की वृद्धि को काफी हद तक बढ़ावा देने का अनुमान है और हवाई फोटोग्राफी, सौर खेती, डेटा संग्रह, कृषि खेती, खनन, आदि में ड्रोन के उपयोग से विकास बढ़ रहा है। सौर ऊर्जा चालित ड्रोन बाजार। वैश्विक सौर ऊर्जा संचालित यूएवी मार्केट 2020-2024 की रिपोर्ट के अनुसार, सौर ऊर्जा संचालित यूएवी बाजार 2024 तक 485.46 मिलियन डॉलर की वृद्धि के साथ 10% के सीएजीआर पर बढ़ने की उम्मीद है।

निस्संदेह, सौर-ऊर्जा संचालित यूएवी ने उच्च ऊंचाई और लंबे धीरज के लिए दिलचस्प क्षमताओं का प्रदर्शन किया है लेकिन वर्तमान सौर-संचालित यूएवी बेहद हल्के और नाजुक हैं और छोटे पेलोड हैं। वजन और ऊर्जा पर कब्जा करने के संदर्भ में, सौर पैनल अधिक से अधिक कुशल होते जा रहे हैं, लेकिन जो प्रश्न का उत्तर दिया जाना बाकी है, वह है - सौर-संचालित ड्रोन कितने व्यवहार्य हैं और तकनीकी मुद्दों का सामना करने वाली विमानन कंपनियां क्या कर रही हैं? हमने अपने एक लेख में यूएवी, उनके प्रकार और उनके आवेदन के बारे में विस्तार से बात की है । आज, हमने सौर ऊर्जा से चलने वाले ड्रोन, उनकी व्यवहार्यता और तकनीकी कठिनाइयों पर कुछ प्रकाश डालने का फैसला किया।

सौर-संचालित ड्रोन की व्यवहार्यता क्या है?

मौसम की निर्भरता, सख्त नियमों का अभाव, बढ़ती यूएवी घटनाएं आदि ऐसे प्रमुख कारक हैं जिनकी वजह से सौर ऊर्जा संचालित यूएवी की व्यवहार्यता कम होती जा रही है। तकनीकी रूप से, सूर्य 100% ऊर्जा बचाता है और एक ड्रोन को स्टोर करने के लिए और सौर ऊर्जा का उपयोग करने के लिए, एक विशाल क्षेत्र की आवश्यकता होती है, जिस पर सौर पैनल स्थापित किए जा सकते हैं। इसके अतिरिक्त, सौर पैनलों को 100% कुशल होना चाहिए। आइए उन कठिनाइयों / चुनौतियों के बारे में बात करें जिन्हें सौर ऊर्जा संग्रह को अधिकतम करने के लिए सौर-संचालित ड्रोन के लिए हल किया जाना है।

सौर पैनलों के लिए आवश्यक बड़ी सतह

सौर ऊर्जा चालित ड्रोन की कम रखरखाव लागत है और बड़े पैमाने पर कार्बन पदचिह्न को कम करना सुनिश्चित करता है लेकिन उच्च दक्षता सुनिश्चित करने के लिए, सौर पैनलों को स्थापित करने के लिए एक बड़े क्षेत्र की आवश्यकता होती है। सूर्य द्वारा संचालित ड्रोन में सौर पैनल तय पंखों पर स्थापित होते हैं। जितने बड़े फलक, उतनी ही शक्ति वे सूर्य से चूसते हैं। ड्रोन के आकार में जबरदस्त वृद्धि से सौर ऊर्जा का अधिकतम उपयोग करने में मदद मिल सकती है और यही समस्या है। ड्रोन अनुप्रयोगों के लिए भारी सौर पैनल संभव नहीं हैं । अगली पीढ़ी के प्रकार के लचीले, पतले और हल्के सौर पैनलों पर काम करने वाली विभिन्न कंपनियों द्वारा इस समस्या का समाधान किया जा रहा है।

सौर ऊर्जा संग्रह और उपयोग

चूंकि कटाई गई सौर ऊर्जा समय के साथ महत्वपूर्ण रूप से बदलती है, इसलिए सौर ऊर्जा से चलने वाले यूएवी का ऊर्जा आउटेज तदनुसार बदलता रहता है। कम कटाई की शक्ति के कारण सुबह के समय ऊर्जा की निकासी की संभावना अधिक होती है और दोपहर तक बढ़ती रहती है। दोपहर के बाद, कटाई की शक्ति कम हो जाती है और ऊर्जा की निकासी भी कम हो जाती है। दोपहर के दौरान, काटा सौर ऊर्जा तुलनात्मक रूप से अधिक है। इसलिए, बैटरी को समान स्तर पर चार्ज करने का समय कम हो जाता है।

फिर समाधान क्या है?

सौर ऊर्जा की बिजली उत्पादन क्षमता में वृद्धि के कारण, विश्व स्तर पर सौर ऊर्जा संचालित ड्रोन बाजार में कई प्रगति हो रही हैं। इसके अतिरिक्त, संगठन विभिन्न उद्देश्यों के लिए सौर ऊर्जा संचालित यूएवी का उपयोग करने और वैश्विक स्तर पर मुद्दों से निपटने के लिए नई संभावनाओं की खोज कर रहे हैं। विभिन्न उद्योगों में ड्रोन के इस अनुप्रयोग के साथ, सौर अनुसंधान संचालित यूएवी की उड़ान धीरज और प्रदर्शन क्षमताओं में सुधार करने के लिए बिजली भंडारण और बिजली उत्पादन उपकरणों के साथ यूएवी के संरचनात्मक घटकों के प्रतिस्थापन के लिए चल रहे अनुसंधान चल रहे हैं ।

ड्रोन पर सौर कोशिकाओं को रखना एकमात्र ड्रोन तकनीक नहीं है जिसमें अनुसंधान और विकास हो रहा है। विमानन कंपनियां परजीवी वजन को कम करने की दिशा में काम कर रही हैं जो कि बोर्ड पर आवश्यक बिजली प्रणालियों के कारण अधिक है। साथ ही, लिथियम बहुलक बैटरी और ऊर्जा उत्पादन उपकरणों जैसे सौर कोशिकाओं को शामिल करने का प्रयास किया जा रहा है। विभिन्न मुक्त ऊर्जा पैदा करने वाले उपकरण। ड्रोन को कुशलतापूर्वक बनाने के लिए संरचनात्मक ऊर्जा भंडारण उपकरण, थर्मो-इलेक्ट्रिक जनरेटर संरचनात्मक सौर सेल आदि का उपयोग किया जा रहा है। इसके अलावा, विमान के पावर-टू-वेट अनुपात में सुधार और विभिन्न नाममात्र और ऑफ-नॉमिनल एरोडायनामिक लोडिंग परिस्थितियों को झेलने के लिए प्रयास किए जा रहे हैं जो उड़ान के दौरान अनुभव कर सकते हैं।

सोलर ट्री और ईवी चार्जर को एंविजन सोलर जैसी कंपनियों द्वारा विकसित किया जा रहा है। कैलिफोर्निया की इस कंपनी ने दूरी और रेंज से संबंधित मुद्दों को दूर करने के लिए EV ARC (जो ड्रोन चार्जर का काम करता है) भी डिजाइन किया है। UAV एआरसी पूरी तरह से ऑफ-ग्रिड है और बैटरी उत्पाद बनाने और अधिक स्केलेबल से लैस है। डिवाइस का उद्देश्य न केवल ड्रोन बेड़े को चार्ज करने के लिए उपयोग किया जाना है, बल्कि सौर ड्रोन के बारे में जानकारी एकत्र करना और रिपोर्ट प्रदर्शन की जानकारी देना है।

हमें ISPAGRO रोबोटिक्स की प्रौद्योगिकी विशेषज्ञ श्वेता पाटिल से बात करने का अवसर मिला और उन्होंने सौर ऊर्जा से चलने वाले ड्रोन के डिजाइन में कुछ तकनीकी पहलुओं को समझा और उनकी व्यवहार्यता के बारे में भी बताया। यहाँ उसने कहा है:

हाल के एडवांसमेंट जो सोलर-पावर्ड ड्रोन में जगह ले चुके हैं

वर्ष 2017 से जब बोइंग 737 के पंखों के साथ फेसबुक के सौर-संचालित ड्रोन ने वर्ष 2019 में उड़ान भरी, जब चीनी सौर-ऊर्जा से संचालित ड्रोन - मेयिंग ने मंद-मंद सर्दियों में 10 घंटे लंबी दौड़ के लिए उड़ान भरी; कई सौर ऊर्जा चालित ड्रोन ने परीक्षण उड़ानें ली हैं। जबकि कुछ सफल साबित हुए, कुछ को विभिन्न मोर्चों पर सुधार की आवश्यकता है। हाल ही में, Sunbirds द्वारा SB4 फीनिक्स सौर-संचालित ड्रोन ने उड़ान भरी और दो बार इंग्लिश चैनल को पार किया, जो संगते से डोवर तक एक गोल-चक्कर बना। आइए सौर-ऊर्जा से चलने वाले कुछ ड्रोनों पर करीब से नज़र डालें जिन्होंने हाल ही में उड़ान भरी है।

HAWK30 - उच्च ऊंचाई वाले छद्म उपग्रह (HAPS)

यह टोक्यो स्थित सॉफ्टबैंक की सहायक HAPSMobile और अमेरिकी रक्षा ठेकेदार AeroVironment के बीच साझेदारी में विकसित एक मानवरहित, लंबे समय तक चलने वाला सौर ऊर्जा संचालित यूएवी है। HAWK30 ने सितंबर 2019 में कैलिफोर्निया के नासा के एक अनुसंधान केंद्र में एक परीक्षण उड़ान पूरी की और 2023 तक HAPS- आधारित सेवाएं प्रदान करना शुरू करने की तैयारी चल रही है। ड्रोन का निर्माण हल्के पदार्थों से किया गया है, जिसमें 10 प्रोपेलर और एक 256-फुट पैनपेन है। सौर पैनल एक उच्च ऊर्जा घनत्व लिथियम आयन बैटरी को खिलाने के लिए पंख की सतह पर स्थापित किए जाते हैं, जो यूएवी को सूर्यास्त के बाद भी उड़ान और प्रसारण जारी रखने में सक्षम बनाता है।

SB4 फीनिक्स

पूरी तरह से स्वायत्त सौर-चालित ड्रोन ने सनबर्ड्स से 14 सितंबर, 2020 को इंग्लिश चैनल को दो बार पार करके, संगते से डोवर तक एक राउंड-ट्रिप करके उड़ान भरी। इस हल्के सौर-चालित ड्रोन ने 100 किमी और 2 घंटे 21 मिनट की उपलब्धि हासिल की। आगमन पर एक देश से दूसरे देश में बैटरी पर 100% बैटरी चार्ज होती है।

कोरिया का सौर ऊर्जा संचालित ड्रोन EAV3

हाल ही में, कोरिया एयरोस्पेस रिसर्च इंस्टीट्यूट (KARI) द्वारा बनाई गई EAV3 ने 53 घंटे की अपनी सबसे लंबी कंटीन्यूअस फ़्लाइट को ऊँचाई पर पूरा किया जहाँ हवा अपर्याप्त थी। यह सौर ऊर्जा संचालित यूएवी अल्ट्रा-ऊर्जा-घने कोशिकाओं से लैस है, यह 20 मीटर के पंखों के साथ 9 मीटर लंबा है, और इसका वजन लगभग 21 किलोग्राम (46 पाउंड) है। इसने 16 घंटे तक समताप मंडल में 12-18 किलोमीटर की ऊँचाई पर उड़ान भरी और 2016 में 18 किलोमीटर की ऊँचाई पर 90 मिनट की उड़ान पूरी करने वाले सौर-संचालित ड्रोन के रिकॉर्ड को तोड़ दिया।

Google / टाइटन एयरोस्पेस: सोलारा 50 बोइंग / DARPA: सोलरएगल, ऑरोरा फ़्लाइट साइंसेस: ओडीसियस, BAE सिस्टम्स: PHASA-35, चाइनीज़ एकेडमी ऑफ़ एयरोस्पेस एयरोडायनामिक्स (CAAA): काहोंग (इंद्रधनुष) टी -4, फेसबुक / एसेंटा: एक्विला, एयरबस: Zephyr-S कुछ अन्य सौर-संचालित यूएवी ड्रोन हैं जो पिछले कुछ वर्षों में डिजाइन और विकसित किए गए हैं।

समाधानों को देखते हुए और अधिक से अधिक कंपनियों के बैंडवागन के साथ जुड़ते हुए, सौर-संचालित यूएवी के लिए आगे बढ़ने वाली उज्ज्वल संभावनाओं की भविष्यवाणी करना मुश्किल नहीं है। इस तकनीक को विमान पर लागू करने के लिए दुनिया भर में सक्रिय रूप से प्रयास चल रहे हैं, मुख्यतः क्योंकि यह कम लागत पर पर्यावरण के अनुकूल तरीके से कार्य कर सकता है। विभिन्न सैन्य अभियानों, डेटा संग्रह और आपदा राहत और वाणिज्यिक खुदरा विक्रेताओं के लिए ड्रोन आधारित वितरण में मदद करने से लेकर, सौर-ऊर्जा संचालित यूएवी ने चीजों को प्राप्त करने के लिए इसे और अधिक कुशल और किफायती बना दिया है। हम सौर ऊर्जा से चलने वाले यूएवी और अगली बड़ी बात को गलत नहीं कहेंगे!