【写在能源边上】“氢”装上阵,无人机装上绿色“心脏”
文/本刊记者 郝怡柯
在低空经济的风潮中,无人机的应用越来越广泛,并解锁了多种玩法——“空中的士”“空中快递”“空中播种机”……如今,装备了绿色“心脏”的无人机,成功摆脱电池续航的“半小时桎梏”,在更广阔的领域展现出更多可能性。
目前,我们常见的工业无人机一般靠锂电池或燃油提供动力,但都存在一些缺陷。电动无人机的续航时间有限,一般30分钟就需要充电,无法支撑长时间、远距离任务;而燃油无人机虽然续航能力强,但成本高、维护复杂,还会产生噪声和震动,应用场景受到限制。
如此看来,在低空经济这片广阔蓝海下,经济、清洁、长续航兼备的无人机极具竞争优势。在市场催生下,全球首款百公里级氢动力长航程多旋翼无人机应运而生。这款名为“天目山一号”的氢动力无人机集多种优点于一身——最长续航时间可达4小时,具有100千米的连续作业能力,并能够在零下40摄氏度的极寒环境下持续运行。
想象一下,以后无人机不需频繁充电,只需补给氢气就能飞行上百千米,是不是方便又快捷?“天目山一号”之所以能长途飞行,得益于其搭载的强大的绿色“心脏”——氢燃料动力电池系统。该系统采用风冷燃料电池堆,能量密度最高可达1000瓦时/千克,为锂电池的5~6倍。另外,不同于传统燃油无人机,它在飞行过程中不会产生噪声和震动,更适合承担精细化运载任务。
除了超长续航能力,氢动力无人机的另一个优点是绿色环保。不同于锂电池,氢燃料电池利用氢气与空气中的氧气进行化学反应,产生电能和热能。这个化学反应只会生成水,实现了零碳排放,飞行过程也就更加绿色环保。
从油气勘探、环境监测到工业巡检,再到物流运输和应急救援,氢动力无人机正广泛应用于越来越多的领域。近期,俄罗斯莫斯科工程物理学院研究出一种无震动且无热气排放的氢能源无人机,可安装灵敏的探测设备,用于石油、天然气管道和输电线路的巡检监测;研究人员还研制了专门的集装箱加氢站配合无人机使用,可在5分钟内充满氢气,以支持无人机的运行。
随着绿色航空技术不断演进,长续航、零排放的氢动力无人机可能会解锁更多新鲜的应用场景。比如在电力抢修过程中,氢动力无人机可以第一时间跨越山河,快速、准确地巡查电力设备情况,甚至提前送达设备。同时,还可以向消防、交通、森林等各领域同步巡检数据,形成资源共享网络。
从古时的“忙趁东风放纸鸢”到今天几百千米外的新鲜食材“飞”上餐桌,航空科技的演进让我们预见未来的天空将更加繁忙、有序、蔚蓝。氢动力无人机将可以携带各种传感器与设备,跨越更高的山、更远的海,带回更广阔的视野和数据,为低空经济的发展注入更多绿色动能。
图景美好,仍要面对现实的问题:氢能源的生产、存储、运输和加装,都需要专门的基础设施配合。如何妥善解决产业链上耗费巨资的基础设施建设问题,或许是破题未来氢动力无人机大规模应用的关键。