Máy bay không người lái hạng nặng đang chuyển từ các dự án trình diễn sang công việc công nghiệp thực sự.Chúng có thể mang các công cụ, vật liệu, cảm biến, vật tư khẩn cấp và các tải trọng khác đi khắp các công trường xây dựng, hầm mỏ, hành lang tiện ích và các tuyến hậu cần từ xa. Tuy nhiên, máy bay chỉ là một nửa của hệ điều hành. Nửa còn lại là cơ sở hạ tầng năng lượng trên mặt đất.
Đối với người quản lý dự án, vấn đề thực tế thường xuất hiện vào thời điểm tồi tệ nhất có thể: một số máy bay quay trở lại trong cùng một khoảng thời gian vận hành, trạng thái sạc pin thấp hơn dự kiến, lưới điện cục bộ không thể hỗ trợ tải sạc tổng hợp và nhiệm vụ tiếp theo không thể chờ đợi. Trong tình huống đó, điểm nghẽn không còn là khả năng của máy bay không người lái nữa. Đó là sự sẵn có của năng lượng.
Đó là lý do tại sao việc định cỡ một trung tâm sạc máy bay không người lái hạng nặng nên bắt đầu bằng các thao tác chứ không phải bằng bảng tên bộ sạc.Người mua cần biết đội tàu tiêu thụ bao nhiêu kilowatt giờ (kWh) mỗi ngày, cần bao nhiêu kilowatt (kW) trong thời gian sạc cao điểm, cần bao nhiêu năng lượng dự trữ và nguồn năng lượng có thể được bổ sung nhanh như thế nào.
Đối với các dự án ở xa và tạm thời,Bộ sạc EV di độngvới việc lưu trữ năng lượng tích hợp cũng có thể trở thành một phần của kiến trúc năng lượng di động rộng hơn. Door Energy phát triển hệ thống sạc lưu trữ năng lượng di động cho cứu hộ bên đường, xe thương mại và ứng dụng năng lượng công nghiệp. Trong một trung tâm máy bay không người lái, nền tảng năng lượng tương tự có thể được coi là nguồn năng lượng ngược dòng, trong khi pin của máy bay không người lái vẫn sử dụng bộ sạc và giao diện được OEM phê duyệt.
Bối cảnh ngành: Nghiên cứu của NASA về cơ sở hạ tầng hàng không điện khí hóa cho thấy việc sử dụng máy bay chạy bằng pin không hạn chế có thể làm tăng nhu cầu điện cao điểm của sân bay lên khoảng hai đến bốn lần trong các kịch bản được mô hình hóa. Đây không phải là dự báo trực tiếp cho máy bay không người lái hạng nặng nhưng nó minh họa tại sao điện khí hóa hàng không có thể tạo ra nhu cầu điện tập trung.Biên bản kỹ thuật của NASA
Trên giấy tờ, một đội tàu có thể có đủ dung lượng pin nhưng vẫn bị chậm trễ trong hoạt động. Lý do là thời gian. Nếu tám máy bay quay trở lại trong khoảng thời gian ba giờ, nhu cầu sạc pin có thể được dàn trải. Nếu bốn hoặc sáu quay trở lại trong cùng một khoảng thời gian 30 phút, trung tâm có thể cần năng lượng tức thời gấp nhiều lần mặc dù mức tiêu thụ năng lượng hàng ngày không thay đổi.
Sự khác biệt này rất quan trọng vì các dự án máy bay không người lái công nghiệp thường được đánh giá dựa trên việc hoàn thành nhiệm vụ chứ không phải bằng việc sử dụng bộ sạc. Đội xây dựng có thể cần nhiệm vụ nâng hạ trước khi đổ bê tông. Nhà thầu tiện ích có thể cần phải hoàn tất việc kiểm tra trước khi thời tiết thay đổi. Đội cứu hộ khẩn cấp có thể cần máy bay quay trở lại bầu trời ngay lập tức. Khi quá trình sạc trở thành hàng đợi, hệ thống năng lượng bắt đầu kiểm soát năng suất của toàn bộ đội máy bay không người lái.
| Điểm đau hoạt động | Điều gì xảy ra nếu nó bị bỏ qua | Thiết kế năng lượng phải làm gì |
| Công suất lưới không đủ | Quá trình sạc bị giảm tốc hoặc bị trì hoãn khi một số máy bay quay trở lại cùng nhau | Cung cấp hỗ trợ công suất đỉnh hoặc chuyển một phần tải sang năng lượng dự trữ |
| Địa điểm làm việc từ xa hoặc di chuyển | Nâng cấp điện vĩnh viễn có thể không theo dự án | Sử dụng cơ sở hạ tầng điện có thể di dời hoặc tạm thời |
| SOC hạ cánh thấp ngoài kế hoạch | Nhiệm vụ tiếp theo cần nhiều năng lượng hơn dự kiến | Duy trì năng lượng dự trữ và theo dõi SOC đến thực tế |
| Mục tiêu quay vòng ngắn | Nguồn cung cấp kWh đầy đủ về mặt kỹ thuật có thể vẫn sạc quá chậm | Kích thước các kênh sạc và nguồn điện ngược dòng cho thời gian quay vòng cần thiết |
| Tải trang web hỗn hợp | Ánh sáng, máy bơm, thông tin liên lạc và các công cụ cạnh tranh với việc sạc pin | Sử dụng mức độ ưu tiên của tải và đưa nhu cầu phụ trợ vào mô hình |
Vì lý do này, câu hỏi đúng không chỉ đơn giản là “Pin của máy bay không người lái lớn bao nhiêu?” Một câu hỏi hay hơn là: “Phải cung cấp bao nhiêu năng lượng có thể sử dụng, trong khoảng thời gian nào, cho bao nhiêu máy bay, trong khi phần còn lại của địa điểm cũng đang hoạt động?”
Kết nối lưới cố định vẫn là lựa chọn tốt nhất cho nhiều địa điểm cố định, có thể dự đoán được. Tuy nhiên, các dự án có nhu cầu tạm thời, khả năng tiếp cận lưới điện yếu, thay đổi khu vực vận hành hoặc yêu cầu khẩn cấp có thể được hưởng lợi từ vùng đệm năng lượng di động. Door Energy định vị nódanh mục sạc di độngđể biết chính xác các loại tình huống mà năng lượng phải di chuyển đến gần phụ tải hơn là chờ cơ sở hạ tầng lâu dài được xây dựng.
Điều quan trọng là điều này không có nghĩa là hệ thống di động nên thay thế mọi bộ sạc cố định. Một thiết kế chuyên nghiệp nên sử dụng sự kết hợp chi phí thấp nhất giữa nguồn điện lưới, bộ lưu trữ cục bộ, năng lượng di động và lập kế hoạch tải để có thể đáp ứng mức dịch vụ yêu cầu.
Trước khi yêu cầu báo giá cho bất kỳ hệ thống lưu trữ hoặc sạc năng lượng nào, người điều hành phải thu thập tập dữ liệu tối thiểu từ các kế hoạch bay thực tế hoặc từ kịch bản vận hành thận trọng. Bước này thường tiết kiệm nhiều tiền hơn so với việc chọn bộ sạc lớn hơn “để đề phòng”, vì nó tách biệt nhu cầu năng lượng thực tế với nhu cầu nhận thấy.
| đầu vào | Giá trị quy hoạch mẫu | Tại sao nó quan trọng |
| quy mô đội tàu | 8 máy bay không người lái hạng nặng | Đặt số lượng người dùng đồng thời tối đa |
| Dung lượng pin | 28 kWh mỗi máy bay | Xác định giới hạn năng lượng trên cho mỗi pin |
| SOC hạ cánh điển hình | 20% | Xác định bao nhiêu năng lượng phải được phục hồi |
| Nhắm mục tiêu SOC trước nhiệm vụ tiếp theo | 90% | Tránh giả định mỗi chu kỳ là 0-100% |
| Phân loại theo máy bay | 6 mỗi ngày | Thúc đẩy thông lượng năng lượng hàng ngày |
| Thời gian thực hiện mục tiêu | 45 phút | Xác định nguồn điện sạc cần thiết |
| Sạc đồng thời | 4 máy bay | Xác định nhu cầu cao điểm |
| Tải phụ trợ | Đỉnh 12 kW / 60 kWh mỗi ngày | Ghi lại thông tin liên lạc, HVAC, ánh sáng và các công cụ |
| Ký quỹ dự trữ | Trường hợp quy hoạch 15% | Bảo vệ chống lại sự thay đổi và thay đổi lịch trình |
| Truy cập nạp tiền bên ngoài | Nguồn DC nhanh và/hoặc nguồn AC | Xác định nguồn năng lượng di động có thể phục hồi nhanh như thế nào |
Tất cả các giá trị bằng số trong các bảng trên là minh họa kỹ thuật trừ khi chúng được xác định rõ ràng là thông số kỹ thuật của sản phẩm Năng lượng Cửa. Người vận hành nên thay thế chúng bằng dữ liệu trang web, bộ sạc và OEM máy bay không người lái thực tế.
Pin 28 kWh không nhất thiết cần 28 kWh sau mỗi chuyến bay. Nếu máy bay hạ cánh ở mức SOC 20% và được điều động trở lại ở mức 90%, pin chỉ cần phục hồi 70% công suất danh nghĩa trước khi xem xét tổn thất hiệu suất.
Nạp lại năng lượng mỗi chu kỳ:28 kWh × (0,90 - 0,20)= 19,6 kWh được cung cấp cho pin
Sự điều chỉnh đơn giản này có thể thay đổi đáng kể kích thước của hệ thống. Trong 48 chu kỳ sạc mỗi ngày, việc sử dụng đầy đủ bảng tên 28 kWh sẽ có nghĩa là 1.344 kWh được cung cấp cho pin. Sử dụng cửa sổ vận hành 20% đến 90% thực tế sẽ tạo ra 940,8 kWh. Sự khác biệt là 403,2 kWh mỗi ngày trước khi bao gồm tổn thất sạc.
| Chu kỳ sạc hàng ngày | Sử Dụng Full Bảng Tên 28 kWh | Sử dụng 19,6 kWh Sạc thực tế | Sự khác biệt |
| 10 | 280 kWh | 196 kWh | 84 kWh |
| 20 | 560 kWh | 392 kWh | 168 kWh |
| 30 | 840 kWh | 588 kWh | 252 kWh |
| 40 | 1.120 kWh | 784 kWh | 336 kWh |
| 48 | 1.344 kWh | 940,8 kWh | 403,2 kWh |
Một mô hình định cỡ hữu ích không nên cho rằng mọi chuyến bay đều giống hệt nhau. Những thay đổi về tải trọng, gió, độ dài tuyến đường, nhiệt độ, thời gian bay lượn và nhiệm vụ có thể làm thay đổi SOC hạ cánh. Giới hạn lão hóa và nhiệt của pin cũng có thể thay đổi khả năng chấp nhận sạc. Do đó, các nhóm dự án nên ghi lại SOC đến thực tế và thời gian quay vòng trong quá trình vận hành thí điểm, sau đó cập nhật mô hình năng lượng bằng một mức phân bổ thay vì một giá trị lý tưởng duy nhất.
Nguyên tắc tương tự cũng áp dụng cho vấn đề an toàn. Cục Hàng không Liên bang Hoa Kỳ lưu ý rằng pin lithium được sử dụng trong máy bay không người lái có thể được phân loại là hàng nguy hiểm. Do đó, các trung tâm công nghiệp lớn cần các quy trình xử lý pin, lưu trữ, kiểm tra, quản lý nhiệt và khẩn cấp bên cạnh việc định cỡ điện.
Tham khảo an toàn:FAA UAS / Hoạt động bay không người lái Tài nguyên pin lithium FAA
Giả sử một dự án từ xa vận hành tám máy bay không người lái hạng nặng. Mỗi máy bay sử dụng pin 28 kWh, thường hoạt động ở mức 20% SOC, được sạc lại đến 90% và thực hiện sáu phi vụ mỗi ngày. Việc tính toán đầu tiên rất đơn giản.
Chu kỳ sạc mỗi ngày:8 máy bay × 6 lần xuất kích= 48 chu kỳ/ngày
Năng lượng pin mỗi chu kỳ:28 kWh × 70%= 19,6 kWh/chu kỳ
Năng lượng hàng ngày cung cấp cho pin:48 × 19,6 kWh= 940,8 kWh/ngày
Ở giai đoạn này, con số đại diện cho năng lượng truyền tới pin. Nó chưa bao gồm tổn thất chuyển đổi hoặc năng lượng tiêu thụ của phần còn lại của trung tâm sạc.
Mọi con đường quyền lực thực sự đều có tổn thất. Tùy thuộc vào kiến trúc, những điều này có thể xảy ra trong bộ biến tần, bộ sạc AC/DC, bộ chuyển đổi DC/DC, cáp, hệ thống quản lý nhiệt và chính pin. Để định cỡ sơ bộ, giả sử hiệu suất sạc từ đầu đến cuối là 92%. Đây là giả định quy hoạch mang tính minh họa, không phải là sự đảm bảo về hiệu quả sử dụng Năng lượng của Cửa.
Nguồn năng lượng để sạc máy bay không người lái:940,8 kWh 0,92= 1.022,6 kWh/ngày
Nếu hiệu suất thực tế của hệ thống thấp hơn thì nguồn phải cung cấp nhiều năng lượng hơn. Do đó, khi thiết bị cụ thể được chọn, giả định sơ bộ phải được thay thế bằng dữ liệu hiệu suất được đo hoặc do nhà sản xuất chỉ định trong phạm vi tải dự kiến.
Một trung tâm máy bay không người lái tiêu thụ năng lượng ngay cả khi không có máy bay nào đang sạc. Máy tính nhiệm vụ, thiết bị vô tuyến, hệ thống làm mát bằng pin, hệ thống an ninh, chiếu sáng công trường, văn phòng tạm thời, công cụ bảo trì và HVAC có thể hoạt động trong nhiều giờ. Trong một dự án công nghiệp ở xa, máy bơm nước hoặc các thiết bị điện khác có thể tăng thêm tải.
| Tải phụ trợ | Minh họa năng lượng hàng ngày | Xem xét thiết kế |
| Truyền thông và mạng | 8 kWh | Thường có nhiệm vụ quan trọng và cần được duy trì nguồn điện |
| Máy tính lập kế hoạch nhiệm vụ | 6 kWh | Có thể chạy liên tục trong ca |
| Làm mát/thông gió bằng pin | 18 kWh | Có thể tăng khi thời tiết nóng hoặc cường độ sạc cao |
| Chiếu sáng | 10 kWh | Cao hơn cho hoạt động ban đêm |
| Công cụ bảo trì | 8 kWh | Thường có thể được dịch chuyển khỏi các đỉnh sạc |
| Hệ thống điều khiển/an toàn khác | 10 kWh | Bao gồm tải giám sát và kiểm soát |
| Tổng cộng | 60 kWh/ngày | Chỉ ví dụ |
Năng lượng trung tâm trước khi dự trữ:1.022,6 kWh + 60 kWh= 1.082,6 kWh/ngày
Door Energy đã thiết kế hệ thống lưu trữ năng lượng di động cho các tải công nghiệp hỗn hợp.Tài liệu ứng dụng của nó mô tả nguồn điện xoay chiều hỗ trợ cho các thiết bị như máy xúc điện, máy bơm nước và hệ thống chiếu sáng. Điều đó làm cho việc lập kế hoạch tải hỗn hợp đặc biệt phù hợp khi một trung tâm máy bay không người lái được đặt bên trong một công trình rộng hơn hoặc khu công nghiệp ngoài trời. Xem năng lượng của cửaứng dụng điện thoại di động tại công trườngcho các trường hợp sử dụng liên quan.
Thiết kế theo yêu cầu trung bình chính xác sẽ không có chỗ cho thời tiết xấu, tuyến đường dài hơn, nhiệm vụ bất ngờ, mất điện lưới tạm thời hoặc SOC hạ cánh thấp hơn kế hoạch. Do đó, mức dự trữ nên được lựa chọn theo mức độ quan trọng của hoạt động thay vì sao chép theo quy tắc chung.
Trong ví dụ này, khoản dự trữ kế hoạch 15% mang lại:
Yêu cầu năng lượng thiết kế:1.082,6 kWh × 1,15= khoảng 1.245 kWh/ngày
Đối với việc ứng phó với thảm họa hoặc các nhiệm vụ quan trọng khác, việc dự trữ lớn hơn có thể là hợp lý. Đối với một địa điểm cố định được kết nối tốt với sự hỗ trợ của lưới điện đáng tin cậy, mức dự trữ tại chỗ thấp hơn có thể sẽ tiết kiệm hơn. Con số phù hợp phụ thuộc vào chi phí của một nhiệm vụ bị bỏ lỡ so với chi phí lưu trữ bổ sung.
Công suất năng lượng trả lời “Cần bao nhiêu điện?” Câu trả lời của Power là “Nó phải được giao nhanh như thế nào?” Nếu một máy bay cần khôi phục 19,6 kWh và thời gian sạc mục tiêu là 45 phút thì công suất trung bình của pin theo lý thuyết là khoảng 26,1 kW. Sau khi áp dụng hiệu suất minh họa tương tự là 92%, yêu cầu phía nguồn là khoảng 28,4 kW cho mỗi kênh sạc đang hoạt động.
Nguồn sạc điện trên mỗi máy bay:19,6 kWh 0,75 giờ 0,92= khoảng 28,4 kW
| Cửa sổ sạc mục tiêu | Xấp xỉ. Nguồn điện trên mỗi máy bay* | Bốn máy bay cùng nhau sạc* |
| 60 phút | 21,3 kW | 85,2 kW |
| 45 phút | 28,4 kW | 113,6 kW |
| 30 phút | 42,6 kW | 170,4 kW |
| 20 phút | 63,9 kW | 255,6 kW |
*Số học minh họa dựa trên 19,6 kWh được phục hồi trên mỗi chu kỳ và hiệu suất toàn diện là 92%. Tốc độ sạc thực tế không bao giờ được vượt quá giới hạn pin của máy bay không người lái, BMS hoặc bộ sạc được OEM phê duyệt.
Bây giờ thêm tải phụ tức thời 12 kW. Với bốn máy bay được sạc trên mục tiêu trong 45 phút, tổng nhu cầu của địa điểm sẽ vào khoảng 125,6 kW. Với sáu kênh tương tự đang hoạt động, tổng công suất sẽ vào khoảng 182,4 kW. kWh hàng ngày không thay đổi; chỉ có sự tập trung của nhu cầu đã thay đổi.
| Cửa sổ điều hành | Máy bay đang bay | Sạc máy bay | Tải sạc ước tính | Tải phụ trợ | Tải trang ước tính |
| 06:00-08:00 | 8 | 0 | 0 kW | 10 kW | 10 kW |
| 08:00-10:00 | 8 | 2 | 57 kW | 12 kW | 69 kW |
| 10:00-12:00 | 6 | 4 | 114 kW | 12 kW | 126 kW |
| 12:00-14:00 | 4 | 6 | 170 kW | 15 kW | 185 kW |
| 14:00-16:00 | 8 | 2 | 57 kW | 12 kW | 69 kW |
| 16:00-18:00 | 4 | 4 | 114 kW | 15 kW | 129 kW |
Bảng này thường tiết lộ trường hợp kinh doanh thực tế về lưu trữ. Một dự án có thể không cần 185 kW cả ngày; nó có thể chỉ cần thêm năng lượng trong thời gian cao điểm kéo dài hai giờ. Trong những trường hợp như vậy, bộ đệm năng lượng di động hoặc cố định có thể được nhắm mục tiêu nhiều hơn là nâng cấp cơ sở hạ tầng cố định hoàn toàn trong khoảng thời gian cao điểm ngắn.
Đối với khách hàng công nghiệp, chi phí chính của việc thiết kế năng lượng kém thường không phải là điện. Đó là thời gian ngừng hoạt động. Nếu máy bay phải chờ bộ sạc có sẵn hoặc chờ nguồn điện tại chỗ phục hồi, đội bay sẽ hoàn thành ít nhiệm vụ hơn trong mỗi ca. Điều đó có thể trì hoãn công việc phụ thuộc vào những nhiệm vụ đó.
Hãy xem xét một minh họa hoạt động đơn giản hóa. Giả sử một chu kỳ bình thường bao gồm 45 phút bay và xử lý cộng với 45 phút sạc. Nếu không đủ điện sẽ kéo dài thời gian chờ và sạc lên 90 phút, tổng chu kỳ sẽ tăng từ 90 lên 135 phút. Trong khoảng thời gian vận hành kéo dài tám giờ, số lượng chu kỳ hoàn chỉnh theo lý thuyết có thể giảm đáng kể.
| Kịch bản | Nhiệm vụ minh họa + Chu trình năng lượng | Chu kỳ đầy đủ lý thuyết trong 8 giờ | Ý nghĩa hoạt động |
| Công suất vừa đủ | 90 phút | khoảng 5 | Cơ sở hạ tầng năng lượng không phải là nút thắt chính |
| Sức mạnh hạn chế | 135 phút | khoảng 3 | Máy bay mất nhiều thời gian hơn để chờ lấy năng lượng |
| Hàng đợi sạc nghiêm trọng | 180 phút | khoảng 2 | Đầu tư đội tàu không được tận dụng đúng mức |
Đây là một minh họa hoạt động, không phải là tuyên bố về hiệu suất cho bất kỳ mẫu máy bay không người lái cụ thể nào. Thời gian xuất kích thực tế, thời gian xử lý và hồ sơ tính cước được phép phải do người khai thác tàu bay cung cấp.
| Sai lầm về kích thước | Tại sao nó có vẻ hợp lý | Tại sao nó thất bại trong thực tế |
| Sử dụng hết dung lượng pin cho mỗi chu kỳ | Dễ dàng tính toán | Bỏ qua việc hạ cánh thực sự và SOC mục tiêu |
| Chỉ định cỡ cho kWh hàng ngày | Thu được tổng năng lượng | Bỏ lỡ nhu cầu sạc đồng thời cao điểm |
| Bỏ qua tổn thất chuyển đổi | Đơn giản hóa mô hình | Nguồn hết sớm hơn dự kiến |
| Bỏ qua tải phụ | Tiêu điểm vẫn ở trên máy bay | Các hệ thống trang web cạnh tranh vì cùng một năng lượng |
| Không có ký quỹ dự trữ | Giảm kích thước hệ thống ban đầu | Nhiệm vụ bất ngờ hoặc SOC thấp gây ra tình trạng thiếu hụt |
| Bỏ qua thời gian nạp nguồn | Giả sử bộ nhớ luôn đầy | Ca tiếp theo có thể bắt đầu với năng lượng hạn chế |
| Không có trợ cấp mở rộng | Giảm thiểu CAPEX hiện tại | Một đội tàu lớn hơn có thể yêu cầu thiết kế lại sớm |
Hoạt động nâng vật nặng đặc biệt nhạy cảm với các điều kiện nhiệm vụ. Tải trọng bổ sung có thể làm tăng mức sử dụng năng lượng. Gió mạnh có thể thay đổi lượng tiêu thụ đi và quay trở lại. Điều kiện pin nóng hoặc lạnh có thể thay đổi chiến lược sạc. Đi vòng quanh khu vực hạn chế có thể làm giảm SOC khi hạ cánh. Trong khi đó, một nhiệm vụ khẩn cấp có thể xuất hiện ngoài lịch trình bình thường. Những yếu tố này giải thích tại sao một thiết kế chỉ dựa vào một ngày trung bình có thể dễ hỏng.
Cách tiếp cận tốt hơn là lập mô hình ít nhất ba trường hợp: ngày bình thường, ngày có nhu cầu cao và ngày dự phòng. Nếu hệ thống chỉ tồn tại trong trường hợp bình thường, người mua nên biết chính xác hạn chế hoạt động nào sẽ được áp dụng trong hai trường hợp còn lại.
Một trong những biến số dễ bị bỏ qua nhất là nguồn lưu trữ năng lượng có thể phục hồi nhanh như thế nào. Một hệ thống di động có thể được bổ sung trong giờ nghỉ trưa, đổi ca hoặc qua đêm có thể hỗ trợ thông lượng hàng ngày cao hơn nhiều so với cùng một dung lượng lưu trữ nhưng bổ sung chậm.
Door Energy tuyên bố rằng hệ thống sạc di động của họ có thể được bổ sung trong khoảng một giờ thông qua nguồn sạc DC phù hợp hoặc khoảng hai giờ thông qua nguồn điện AC, tùy thuộc vào cấu hình và điều kiện địa điểm.Điều này tạo ra một mô hình hoạt động dựa trên các chu kỳ năng lượng lặp đi lặp lại thay vì một cục pin lớn chỉ sử dụng một lần:triển khai → hoạt động hỗ trợ → nạp tiền → triển khai lại.
| Thời gian | Hành động vận hành minh họa | Mục đích quy hoạch năng lượng |
| 07:00 | Đơn vị năng lượng di động được triển khai đến khu vực làm việc của máy bay không người lái | Tránh chạy cáp dài hoặc chờ đợi cơ sở hạ tầng lâu dài |
| 07:00-12:00 | Hỗ trợ sạc drone và tải trang web ưu tiên | Bao gồm khối nhiệm vụ đầu tiên |
| 12:00-13:00 | Cửa sổ bổ sung DC nếu có | Phục hồi năng lượng trước giờ cao điểm buổi chiều |
| 13:00-18:00 | Khối nhiệm vụ thứ hai | Hỗ trợ một khoảng thời gian sử dụng cao khác |
| Buổi tối / qua đêm | Bổ sung AC hoặc DC | Chuẩn bị cho ngày hoạt động tiếp theo |
Sự phân biệt này là cần thiết. Thiết bị của Door Energy được thiết kế chủ yếu để sạc nhanh EV và cung cấp năng lượng di động công nghiệp. Máy bay không người lái hạng nặng thường sử dụng bộ pin dành riêng cho máy bay, logic BMS, đầu nối và cấu hình sạc. Do đó, hệ thống Năng lượng Cửa không nên được mô tả là gửi 420 kW trực tiếp vào pin của máy bay không người lái trừ khi nhà sản xuất máy bay hỗ trợ rõ ràng kiến trúc đó.
Trong một trung tâm máy bay không người lái, kiến trúc đúng về mặt kỹ thuật hơn là:Bộ lưu trữ năng lượng di động Door Energy → phân phối địa điểm / chuyển đổi năng lượng → bộ sạc máy bay không người lái được OEM phê duyệt → pin máy bay không người lái. Điều này giữ cho giao diện sạc máy bay tuân theo yêu cầu của nhà sản xuất máy bay không người lái đồng thời cho phép nguồn năng lượng ngược dòng có thể di động và có công suất cao.
Door Energy phát triển và sản xuất hệ thống sạc EV di động và hệ thống sạc lưu trữ năng lượng cho các ứng dụng thương mại và công nghiệp. của công tytrang webVàhồ sơ công tymô tả một doanh nghiệp R&D và sản xuất phục vụ các dự án sạc điện và năng lượng di động toàn cầu. Đối với người điều khiển máy bay không người lái, điều đó quan trọng vì dự án không chỉ đơn giản là mua pin. Nó kết hợp các yêu cầu về lưu trữ năng lượng, chuyển đổi năng lượng, đầu ra, thông tin liên lạc, quản lý nhiệt và dịch vụ tại hiện trường với một chu kỳ làm việc.
Đề xuất giá trị trở nên rõ ràng hơn khi nó được ánh xạ trực tiếp đến vấn đề hoạt động của khách hàng.
| Vấn đề của khách hàng về máy bay không người lái hạng nặng | Khả năng năng lượng cửa | Giá trị khách hàng tiềm năng |
| Lưới yếu hoặc không có sẵn tại nơi làm việc | Lưu trữ năng lượng tích hợp di động | Đưa năng lượng dự trữ đến gần khu vực vận hành hơn |
| Nhu cầu sạc cao trong thời gian ngắn | Nền tảng DC công suất cao với công suất EV lên tới 420 kW trên các hệ thống được chọn | Tạo khoảng trống cho kiến trúc năng lượng đa tải và mở rộng trong tương lai |
| Thay đổi vị trí dự án | Khái niệm triển khai di động | Di chuyển tài sản năng lượng thay vì xây dựng lại cơ sở hạ tầng cố định ở mọi địa điểm |
| Nguồn năng lượng phải phục hồi nhanh chóng | Tùy chọn bổ sung DC và AC | Sử dụng thời gian nghỉ giải lao, đổi ca hoặc thời gian qua đêm để khôi phục năng lượng dự trữ |
| Trung tâm Drone chia sẻ địa điểm với tải trọng công nghiệp | Khả năng nguồn AC trên các cấu hình liên quan | Hỗ trợ các tải phụ trợ hoặc công nghiệp được chọn từ cùng một nền tảng năng lượng di động |
| Bảo trì từ xa rất tốn kém | Thiết kế hệ thống mô-đun | Đơn giản hóa việc cách ly lỗi và thay thế linh kiện |
| Hạm đội có thể mở rộng | Nền tảng năng lượng cao có thể mở rộng | Giảm nguy cơ thiết kế tối thiểu ngày hôm nay trở thành nút thắt cổ chai của ngày mai |
Năng lượng một cửaCấu hình sản phẩm Bộ sạc EV di động 420 kWhliệt kê bộ lưu trữ năng lượng 420 kWh, công suất sạc EV kết hợp lên tới 420 kW trên bốn súng, hỗ trợ CCS1/CCS2 và OCPP 1.6J. Trang này cũng liệt kê đầu ra AC cho tải công nghiệp. Các thông số kỹ thuật này thể hiện quy mô của nền tảng năng lượng; chúng không ghi đè giới hạn sạc của pin máy bay không người lái.
Việc làm rõ đó thực sự củng cố trường hợp kinh doanh. Nền tảng di động công suất cao có thể đóng vai trò là tài nguyên ngược dòng được chia sẻ. Thay vì dành toàn bộ công suất cho một máy bay, người vận hành có thể phân bổ nguồn điện cho nhiều kênh sạc tương thích, thiết bị phụ trợ hoặc tải trong tương lai trong giới hạn của cấu hình đã chọn và hệ thống phân phối địa điểm.
Door Energy hỗ trợ CCS1 và CCS2 trên các ứng dụng sạc EV và sử dụng giao tiếp OCPP trên các sản phẩm tương thích. Máy bay không người lái hạng nặng có thể không sử dụng các đầu nối EV đó. Tuy nhiên, các tiêu chuẩn chứng minh rằng nền tảng di động được thiết kế để hoạt động trong môi trường sạc và quản lý năng lượng rộng hơn thay vì như một hộp pin biệt lập.
Đối với một đội xe hỗn hợp hoặc khu công nghiệp, điều đó có thể hữu ích. Tài sản năng lượng di động tương tự có thể hỗ trợ cứu hộ EV, xe thương mại hoặc thiết bị điện tương thích khác, đồng thời đóng vai trò là nguồn ngược dòng cho trung tâm sạc máy bay không người lái thông qua phân phối điện phù hợp và thiết bị chuyển đổi được phê duyệt.
| Môi trường hoạt động | Cơ sở hạ tầng cố định | Vai trò năng lượng di động |
| Trung tâm hậu cần thường trực với mạng lưới mạnh mẽ | Thông thường giải pháp chính | Dự phòng, hỗ trợ cao điểm hoặc dung lượng tạm thời |
| Dự án xây dựng tạm thời | Có thể tốn kém để xây dựng trong thời gian ngắn | Phù hợp mạnh mẽ để hỗ trợ năng lượng có thể di dời |
| Khai thác mỏ hoặc khu công nghiệp từ xa | Phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng điện có sẵn | Hữu ích khi nhu cầu sạc di chuyển theo hoạt động |
| Ứng phó khẩn cấp | Cơ sở hạ tầng lâu dài có thể bị hư hỏng hoặc không có sẵn | Phù hợp mạnh mẽ để triển khai nhanh chóng |
| Kiểm tra hành lang từ xa | Lưới có thể ở xa điểm phóng/hạ cánh | Có thể mang năng lượng đến gần khu vực nhiệm vụ hơn |
| Hoạt động bay không người lái theo mùa hoặc theo chiến dịch | Nâng cấp vĩnh viễn có thể có mức sử dụng kém | Tài sản di động có thể được triển khai lại cho một dự án khác |
Đối với các ứng dụng liên quan, Door Energy xuất bản thêmhướng dẫn định cỡ năng lượng di độngVàbài viết ứng dụng năng lượng di độnggiải thích cách dung lượng lưu trữ, công suất đầu ra và chiến lược bổ sung phải phù hợp với chu kỳ nhiệm vụ thay vì được chọn từ một thông số kỹ thuật tiêu đề duy nhất.
Một trung tâm sạc máy bay không người lái hạng nặng được thiết kế tốt phải có kích thước bốn lớp. Đầu tiên, tính toán thông lượng năng lượng tính bằng kWh từ cửa sổ SOC của pin thực và các lần xuất kích hàng ngày. Thứ hai, tính toán công suất cực đại tính bằng kW từ mục tiêu quay vòng và số kênh sạc đồng thời. Thứ ba, tăng cường khả năng phục hồi thông qua năng lượng dự trữ, chiến lược nạp lại năng lượng và các tình huống dự phòng. Cuối cùng, chọn kết hợp cơ sở hạ tầng: lưới điện cố định, bộ lưu trữ cố định, năng lượng di động hoặc kết hợp cả ba.
| Lớp | Câu hỏi chính | Đầu ra chính |
| 1. Năng lượng | Đội tàu phải nhận bao nhiêu điện mỗi ngày? | kWh/ngày |
| 2. Quyền lực | Một số máy bay phải được sạc cùng lúc với tốc độ bao nhiêu? | kW đỉnh |
| 3. Khả năng phục hồi | Điều gì xảy ra khi SOC thấp, thời tiết xấu hoặc gián đoạn lưới điện? | Dự trữ kWh + quy tắc vận hành |
| 4. Cơ sở hạ tầng | Năng lượng nên đến từ đâu và nó có thể được phục hồi nhanh như thế nào? | Lưới điện / bộ lưu trữ / Bộ sạc EV di động |
Sử dụng ví dụ thực tế trong bài viết này, tám máy bay với pin 28 kWh, sáu phi vụ mỗi ngày, khoảng thời gian sạc lại 20% đến 90%, hiệu suất minh họa 92%, năng lượng phụ trợ 60 kWh/ngày và dự trữ theo kế hoạch là 15%, dẫn đến yêu cầu thiết kế khoảng 1,25 MWh mỗi ngày. Công suất đỉnh sạc bình thường của bốn máy bay ở mục tiêu 45 phút là khoảng 125,6 kW sau khi thêm tải phụ ví dụ.
Những con số đó không phải là một đặc điểm kỹ thuật phổ quát. Chúng là một phương pháp. Quy trình tương tự có thể được áp dụng cho đội kiểm tra nhỏ hơn hoặc cho hoạt động hậu cần vận chuyển hàng hóa hạng nặng lớn hơn nhiều bằng cách thay thế các giả định bằng dữ liệu vận hành thực tế.
Đối với các dự án mà công suất lưới điện cố định không đủ hoặc thay đổi địa điểm vận hành,Bộ sạc EV di động năng lượng cửacó thể được đánh giá như một phần của kiến trúc năng lượng di động ngược dòng. Mục tiêu không phải là mua số kW cao nhất. Đó là xây dựng một hệ thống năng lượng giúp đội máy bay không người lái hoạt động, cho phép nguồn năng lượng phục hồi giữa các khối nhiệm vụ và tránh thời gian ngừng hoạt động tốn kém do xếp hàng sạc.
Từ khóa chính “Bộ sạc EV di động” được sử dụng một cách tự nhiên trong ngữ cảnh tiêu đề, nội dung phần đầu, phần giải pháp, kết luận và Câu hỏi thường gặp thay vì lặp lại trong mỗi đoạn. Các thuật ngữ liên quan như trung tâm sạc máy bay không người lái hạng nặng, sạc máy bay không người lái không nối lưới, giải pháp năng lượng di động, công suất sạc cao điểm, yêu cầu năng lượng của đội máy bay không người lái và sạc lưu trữ năng lượng được phân bổ trong bài viết để hỗ trợ mức độ liên quan về ngữ nghĩa mà không cần nhồi nhét từ khóa.
Đối với EEAT, tất cả các số trung tâm máy bay không người lái đều được dán nhãn rõ ràng làm ví dụ, các tuyên bố dành riêng cho sản phẩm được gắn với các trang đã xuất bản của Door Energy và các tuyên bố về an toàn pin hàng không được liên kết với hướng dẫn của FAA. Sự khác biệt này giữa dữ liệu sản phẩm đã được xác minh và các giả định kỹ thuật phải được giữ nguyên khi bài viết được xuất bản.
A1: Không có số duy nhất. Bắt đầu với dung lượng pin, SOC hạ cánh thực tế, SOC mục tiêu và chu kỳ sạc hàng ngày. Sau đó bao gồm tổn thất sạc, năng lượng phụ trợ và mức dự trữ. Trong ví dụ đã làm, yêu cầu lập kế hoạch là khoảng 1,25 MWh/ngày, nhưng một dự án thực tế nên sử dụng dữ liệu thực tế về máy bay và địa điểm.
Câu trả lời 2: kWh đo lượng năng lượng tiêu thụ hoặc lưu trữ, trong khi kW đo lượng năng lượng đó được phân phối nhanh như thế nào. Một địa điểm có thể có đủ kWh hàng ngày nhưng vẫn phải xếp hàng sạc nếu lượng kW hiện có quá thấp khi nhiều máy bay quay trở lại cùng lúc.
A3: Không theo mặc định. Hệ thống di động Door Energy được thiết kế chủ yếu cho các ứng dụng sạc EV và năng lượng công nghiệp. Máy bay không người lái nên sử dụng bộ sạc pin, giao tiếp và đầu nối BMS được OEM phê duyệt. Thay vào đó, hệ thống Door Energy có thể được đánh giá như một thiết bị sạc không người lái và phân phối trang web tương thích với nguồn năng lượng di động ngược dòng.
Câu trả lời 4: Các dự án ở xa và tạm thời có thể không có đủ công suất lưới điện địa phương nơi máy bay thực sự hoạt động. Nền tảng lưu trữ năng lượng di động có thể di chuyển năng lượng dự trữ đến gần khu vực nhiệm vụ hơn, hỗ trợ các mức đỉnh tạm thời và giảm sự phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng lâu dài có thể xây dựng chậm hoặc không kinh tế.
Câu trả lời 5: Lượng dự trữ chính xác phụ thuộc vào mức độ quan trọng của nhiệm vụ. Mô hình sơ bộ có thể so sánh các kịch bản dự trữ 10%, 15%, 20% hoặc 25%, nhưng giá trị cuối cùng sẽ phản ánh chi phí của một nhiệm vụ bị bỏ lỡ, sự biến đổi của thời tiết, độ tin cậy của nguồn điện bên ngoài và khả năng bổ sung nguồn năng lượng trong ngày.
Câu trả lời 6: Cùng một lượng năng lượng được cung cấp trong thời gian ngắn hơn sẽ cần nhiều năng lượng hơn. Trong ví dụ về nạp lại 19,6 kWh của bài viết, mục tiêu trong 60 phút cần khoảng 21,3 kW năng lượng phía nguồn với hiệu suất giả định, trong khi mục tiêu trong 30 phút cần khoảng 42,6 kW. Các giới hạn OEM của máy bay vẫn là hạn chế cuối cùng.
Câu trả lời 7: Hệ thống Năng lượng cửa chọn lọc cung cấp khả năng sạc DC EV công suất cao lên tới 420 kW, bộ lưu trữ năng lượng tích hợp, khả năng tương thích CCS1/CCS2, giao tiếp OCPP, khả năng cấp nguồn AC cho tải công nghiệp, các tùy chọn bổ sung DC/AC và thiết kế mô-đun. Thông số kỹ thuật chính xác phụ thuộc vào mô hình và cấu hình dự án đã chọn.
Câu trả lời 8: Thông tin ứng dụng Door Energy cho biết nguồn sạc DC phù hợp có thể bổ sung thiết bị trong khoảng một giờ, trong khi việc bổ sung AC có thể mất khoảng hai giờ. Thời gian thực tế phụ thuộc vào cấu hình cụ thể, nguồn điện đầu vào sẵn có và điều kiện địa điểm.
Câu trả lời 9: Có, trên các cấu hình được thiết kế với công suất tải và đầu ra AC yêu cầu. Door Energy xuất bản các ứng dụng công nghiệp bao gồm máy xúc điện, máy bơm nước và hệ thống chiếu sáng. Những tải này phải được đưa vào tính toán công suất cực đại và năng lượng hàng ngày của trung tâm thay vì được coi là công suất bổ sung “miễn phí”.
Câu trả lời 10: Không. Cơ sở hạ tầng cố định thường tiết kiệm hơn đối với các địa điểm cố định có nhu cầu có thể dự đoán được và khả năng tiếp cận lưới điện mạnh mẽ. Năng lượng di động có giá trị nhất khi nhu cầu thay đổi, công suất lưới điện bị hạn chế, cơ sở hạ tầng chỉ mang tính tạm thời hoặc dự án cần dự phòng và hỗ trợ cao điểm.
A11: Ghi lại SOC hạ cánh thực, năng lượng bổ sung trên mỗi chu kỳ, thời lượng sạc, sự kiện sạc đồng thời, tải phụ, thời tiết, tải trọng, thời gian xếp hàng và mọi hạn chế về nguồn điện bên ngoài. Những phép đo đó biến ước tính quy mô sơ bộ thành một thông số kỹ thuật mua sắm hợp lý.
Câu trả lời 12: Một hệ thống có kích thước chính xác theo yêu cầu tối thiểu ngày nay có thể trở thành nút thắt cổ chai khi có thêm nhiều máy bay được bổ sung. Lập kế hoạch về công suất nguồn dự phòng, các kênh sạc bổ sung hoặc đường dẫn mở rộng mô-đun có thể giảm nhu cầu thiết kế lại sớm.
