Une équipe universitaire pluridisciplinaire composée de chercheurs de l’université autonome de Madrid en Espagne, de l’école polytechnique de Chimborazo en Équateur et de l’université technique d’Ambato, a identifié les paramètres et établi les lignes directrices à suivre pour développer des drones (véhicules aériens sans pilote) électriques et autodirigés équipés de cellules solaires.
L’étude, « Optimisation de la capacité de stockage de l’énergie solaire pour un drone de surveillance ». a été publié dans Sustainable Futures.
« L’une des principales contributions de cet article au secteur des drones est la possibilité d’augmenter considérablement l’autonomie en intégrant un système de secours solaire photovoltaïque. »a déclaré Franklin Salazar, premier auteur de l’article. « L’optimisation du système de stockage se fait sur la base d’une fonction objective, où la capacité de la batterie est minimisée pour augmenter l’autonomie de vol, car elle est directement liée au poids de l’avion »..
L’équipe de recherche a réalisé une étude aérodynamique et une simulation de l’écoulement du vent à l’aide d’une série d’équations et de programmes de simulation, sur un modèle de drone d’une surface alaire de 8347,50 cm2 et d’une envergure de 342 cm.. La longueur du fuselage proposée était de 97,6 cm et l’aéronef était équipé de systèmes de télémétrie, d’une caméra, d’un émetteur, d’un système de propulsion, de servomoteurs et d’une batterie. Le poids total du drone était de 3,5 kg.
Sur la base de ces paramètres, une conception numérique en 3D de l’avion a été réalisée à l’aide du logiciel AutoCAD. MatLab, un programme de simulation qui a permis aux universitaires de vérifier le comportement de l’UAV dans différentes trajectoires de vol sous un rayonnement solaire standard au-dessus d’Ambato, en Équateur.
« Nous avons vérifié la faisabilité et les performances d’un système composé de 48 cellules photovoltaïques qui seront positionnées le long de l’aile fixe du drone ».expliquent les universitaires, précisant qu’ils ont utilisé (pour la simulation) des cellules C60 monocristallines. « En raison de la géométrie de l’avion, les cellules doivent être connectées en série, ce qui permet d’obtenir une puissance de 178,56 W« .
À l’aide d’un algorithme d’optimisation, l’équipe a calculé l’alimentation électrique et la capacité de stockage nécessaires, en tenant compte du coût, de la tension et du poids de la batterie, ainsi que de la capacité, de la surface et de l’efficacité de l’unité photovoltaïque, de même que de la taille et des exigences opérationnelles du drone. .
« Pour optimiser le système, nous avons travaillé avec la bibliothèque pymo de Python, qui nous a permis de déterminer une capacité optimale de 15 mAh ».expliquent les chercheurs. « Une fois la capacité de la batterie estimée, une solution lithium-ion a été intégrée. Le module de batterie est complété par six cellules de la série Li-Ion-18650, chacune fournissant une tension de 3,7 VDC avec une capacité de 2200 mAh… En appliquant cette technique d’optimisation, la capacité d’autonomie du système peut être multipliée par quatre.« .
