Водород расправит крылья

В России активно разрабатываются новые источники энергии — водородные топливные элементы для беспилотных летательных аппаратов. Благодаря более высокой энергоемкости они могут увеличить время нахождения дрона в воздухе без подзарядки с получаса до трех часов и более.

Одно из ограничений для роста рынка дронов — недостаточно высокая энергоемкость аккумуляторных батарей, на которых летает подавляющее большинство беспилотников в мире. Альтернатива электрическому мотору — двигатель внутреннего сгорания (ДВС), но дроны с ДВС слишком шумные и к тому же вибрируют, что не позволяет получить четкое изображение при съемке, и неудобны в эксплуатации.

Если необходимо больше энергии, приходится устанавливать на беспилотник дополнительные аккумуляторы, а это увеличивает его массу, которая является важнейшим параметром эффективности аппарата.

Лучшие индустриальные аппараты сегодня могут летать 30–40 минут. С момента появления дронов стали обсуждаться идеи создать достаточно легковесный (уж точно не тяжелее литий-ионных аккумуляторов) топливный элемент, который позволил бы им летать без подзарядки значительно дольше. Если для съемки территории или доставки подарка дрону может хватить и получаса полета, то для мониторинга газопроводов и линий электропередачи этого мало. Алексей Иваненко, директор по развитию компании BMPower (разработчик водородных топливных элементов), приводит пример: расстояние между компрессорными станциями «Газпрома» — 150 км; дрон, скорость которого 50 км/ч, может пролететь на серийно производимых аккумуляторах 12 км в одну сторону и обратно. В итоге газовики вынуждены нанимать вертолеты и платить от 500 до 5000 долларов за час аренды в зависимости от региона. Вряд ли они откажутся от дрона, способного пролететь три часа при цене аренды 150 долларов в час.

Ученые не перестают искать новые источники электроэнергии для дронов. Например, в МАИ много лет разрабатывают воздушно-алюминиевые источники тока. Но до создания рабочей энергоустановки на основе алюминия пока не дошло. Несколько быстрее движется история создания генераторов энергии на основе водорода. Такие топливные элементы могут позволить дрону выдержать до шести часов непрерывного полета. Водородные топливные системы потенциально очень энергоемки: показатель удельной массовой энергоемкости у них может варьироваться от 700 до 1300 Вт/ч на килограмм. У литий-ионных аккумуляторов энергоемкость в три–пять раз ниже. 

Ученые из Института проблем химической физики РАН (ИПХФ; находится в городе Черноголовке Московской области) и из Центра водородной энергетики Московского энергетического института Юрий Добровольский и Сергей Нефедкин плотно занялись разработкой топливных элементов на основе водорода для дронов и роботов еще в начале 2010-х годов. Вскоре к ученым присоединился предприниматель Данила Шапошников; в 2012 году они зарегистрировали компанию AT Energy (ООО «Эй Ти Энерджи»). В черноголовском технопарке стартап сделал топливный элемент для беспилотников.

В разработку технологии вложили порядка двух миллионов долларов — это и деньги частных инвесторов, и гранты, и средства поверивших в водород фондов North Energy Ventures и Phystech Ventures.

Источник: Эксперт Online