Những phương thức cung cấp năng lượng cho máy bay không người lái

 

 

Có nhiều nguồn năng lượng khác nhau có sẵn trên thị trường cung cấp cho thiết bị bay không người lái, chẳng hạn như pin, năng lượng mặt trời, FC, động cơ đốt trong, v.v. Trong những năm qua, một số nguồn năng lượng này đã bị bỏ qua vì chúng có nhiều nhược điểm hơn là ưu điểm liên quan đến ứng dụng cụ thể, một số bao gồm trọng lượng hoặc kích thước quá lớn, không có đủ năng lượng cho các hoạt động cụ thể.  Bài viết sẽ chủ yếu tập trung vào các loại nguồn điện chính được sử dụng trong các ứng dụng bay không người lái.
1. Pin

Có nhiều loại pin khác nhau được sử dụng cho UAV, mỗi loại lại đều có ưu và nhược điểm của nó. Các loại pin bao gồm: Axit chì, Nickel cadmium, Nickel Metal Hydride, Alkaline, Lithium Polymer (Li-po), Lithium Ion (Li-ion), Lithium-air (Li-air)...Các loại pin phổ biến nhất cho máy bay không người lái là Li-Po và Li-ion bởi nó hoạt động ổn định và mức giá ở tầm có thể chấp nhận được. Một biến thể khác của pin Li-on là Lithium sulfur (Li-S), cũng cung cấp mật độ cao hơn so với Li-ion với chi phí thấp hơn, cung cấp mật độ cao hơn so với Li-on nên được ưa chuộng và sử dụng nhiều hơn. 

 

Khi các phương tiện sử dụng nhiên liệu tái tạo trở nên phổ biến hơn, việc nghiên cứu các nguồn năng lượng thay thế cho pin cũng được đẩy mạnh, một trong số đó có liên quan đến FCs. FC có thể được chia thành các loại khác nhau, có thể kể đến Proton Exchange Membrane (PEM) FC (còn được gọi là pin nhiên liệu điện phân Polymer), Phosphoric Acid FC (PAFC), Solid Acid FC (SAFC), Alkaline FC (AFC), Nhiệt độ cao FC (HTFC) và FC lưu trữ điện (ESFC).
PEMFC hoạt động theo cách tương tự như pin, có hai điện cực, một cực dương và một cực âm, được ngăn cách qua màng và được kết nối bằng chất điện phân. Một FC hydro có nhiên liệu là hydro và chất oxy hóa không khí, do đó sản xuất nước và không khí như các sản phẩm phụ. Các FC này có mật độ năng lượng gấp 150 lần so với pin Li-Po.

 

3. Động cơ đốt trong 
Cả động cơ xăng và động cơ diesel đều thuộc thuật ngữ động cơ đốt trong và bao gồm các thành phần tương đối giống nhau, một khối động cơ chứa (trong số những động cơ khác) một buồng đốt, các pít-tông, kim phun nhiên liệu và một van nạp và xả. Động cơ hai kỳ là loại động cơ đốt trong được sử dụng phổ biến nhất, bao gồm hai kỳ và bốn giai đoạn, nạp, nén, công suất và xả. Một trong những điểm khác biệt chính giữa động cơ xăng và động cơ diesel là động cơ trước có bugi đánh lửa, trong khi động cơ sau thì không do động cơ diesel tự cháy khi chịu áp suất cực lớn. Động cơ diesel đôi khi yêu cầu một phích cắm phát sáng để làm nóng trước khi nó đi vào buồng vì động cơ diesel dễ gặp lỗi khi khởi động trong thời tiết lạnh. 

 

4. Năng lượng mặt trời 
Việc chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng được thực hiện phổ biến nhất bằng cách chuyển đổi ánh sáng thành dòng điện thông qua hiệu ứng quang điện (PV). Dòng điện này sau đó được sử dụng trực tiếp hoặc được lưu trữ trong pin và pin cung cấp năng lượng cho hệ thống. Có hai công nghệ chính được sử dụng cho điện mặt trời, hệ thống PV hoặc điện mặt trời tập trung (CSP). Loại thứ nhất là sự chuyển đổi trực tiếp ánh sáng mặt trời thành điện năng và loại thứ hai được sử dụng để tạo ra hơi nước cho phép tuabin tạo ra điện. Các tấm pin mặt trời thường được sử dụng trên máy bay không người lái cánh cố định vì chúng đáp ứng diện tích bề mặt đủ lớn cho các tấm pin. Máy bay không người lái chạy bằng năng lượng mặt trời có đặc điểm là yên tĩnh, có chi phí vận hành thấp, chi phí bảo trì thấp và lượng khí thải carbon ít, tuy nhiên, để chúng hoạt động hiệu quả thì cần phải có một diện tích lớn cho các tấm pin, do đó làm tăng kích thước của máy bay không người lái lên rất nhiều và các tấm pin cũng yêu cầu ánh sáng mặt trời để hoạt động.