TU Delft laat hybride waterstofdrone rondvlucht maken vanaf varend zeeschip

Onderzoekers verbonden aan het Micro Air Vehicle Laboratory (MAVLab) van de TU Delft zijn erin geslaagd om drone te laten opstijgen vanaf en landen op een varend zeeschip van de Kustwacht. Bijzonder is dat de drone gedurende de vlucht werd opgeladen door middel van waterstof. Dat resulteert in een lange vliegtijd. Volgens de onderzoekers is de testvlucht een belangrijke stap naar de verduurzaming van de luchtvaart.

Dubbelhybride drone

Veel dronetoepassingen vereisen dat een drone verticaal kan opstijgen of landen. Zo ook in het geval van het uitvoeren van verkenningsvluchten vanaf het dek van een schip. Het nadeel is dat verticaal opstijgen door middel van een multirotorontwerp veel energie kost. Fixed-wing drones zijn op de lange afstand in het voordeel, maar die hebben weer extra voorzieningen nodig, zoals een start- en landingsbaan of een vangnet.

Een hybride drone biedt in dat geval uitkomst. Zo’n drone stijgt op als een multirotor, maar vliegt daarna verder als een fixed-wing. Onderzoekers van het MAVLab hebben nu een hybride drone ontwikkeld – de NederDrone – die ook nog eens extra lang kan vliegen: de drone wordt namelijk niet alleen door accu’s aangedreven, maar ook door waterstof. Een dubbelhybride drone dus: zowel hybride qua ontwerp als qua energievoorziening.

Onderweg bijladen

Bart Remes, projectleider van het Micro Aerial Vehicle Lab (MAVLab) van de TU Delft: “Wij hebben een drone ontwikkeld die verticaal opstijgt en landt met behulp van waterstof en een batterij, en tijdens de horizontale vlucht op waterstof via een brandstofcel de batterij weer oplaadt voor de verticale landing. Dankzij het fixed-wing ontwerp en het gebruik van waterstof kan de drone urenlang in horizontale vlucht blijven.”

De drone weegt inclusief brandstofcel en accu’s 13 kg en heeft een spanwijdte van 3 meter. Ten behoeve van de veiligheid is de aandrijflijn redundant uitgevoerd: de drone vliegt met 12 motoren, en kan zelfs bij uitvallen van enkele motoren nog veilig landen op bijvoorbeeld het achterdek van een schip.

Duurzaam vliegen

De drone is uitgerust met een 300 bar 6,8 liter carbon composiet waterstofcilinder. De cilinder levert de waterstof op lage druk aan de 800 watt brandstofcel, die de waterstof omzet in elektriciteit. De enige uitstoot die daarbij vrijkomt is zuurstof en waterdamp. Naast de brandstofcel die elektriciteit levert aan de motoren is er ook een set batterijen die tijdens het verticaal opstijgen en landen samen met de brandstofcel de motoren van extra energie voorziet.

De kennis die is opgedaan bij de ontwikkeling van de drone kan worden gebruikt om de luchtvaart groener te maken. Henri Werij, decaan van de faculteit Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek van de TU Delft: “Een van de belangrijkste aspecten van dit onderzoek, is dat er met waterstof gevlogen wordt. Waterstof wordt wereldwijd gezien als een van de belangrijkste kanshebbers om te komen tot een groene, duurzame brandstof voor de luchtvaart.”

Maritieme toepassingen

Drones worden boven land al regelmatig gebruikt, maar op zee zijn er vele extra uitdagingen. Wind, zout water, een bewegend schip met beperkte stijg- en landingsmogelijkheden – al deze dynamische omstandigheden stellen hoge eisen aan de drone. Daarom werd de Delftse waterstofdrone niet alleen in een windtunnel getest, maar ook vanaf schepen van de Koninklijke Marine en Kustwacht Nederland, varend op volle zee voor de Nederlandse kust.

De Delftse drone kon dankzij de combinatie van de vleugels en een waterstofcilinder en accu tijdens de eerste testvluchten al ruim 3,5 uur in de lucht blijven en een stabiele vlucht maken. Met deze eigenschappen kan de drone ondersteuning bieden bij verkennings- en inspectietaken.

Kapitein-luitenant ter zee Pieter Blank: “Het introduceren van nieuwe technologieën vereist een meer exploratieve aanpak dan we gewend zijn. De huidige generatie jongeren wordt al opgeleid langs deze wijze van leren en proberen. Voor ons vormen zij het personeel van de toekomst. Daarom zetten we vol in om samen met anderen deze technologieën tot operationele toepassingen te brengen. Als innovator bij de Koninklijke Marine en Kustwacht Nederland ben ik trots op deze samenwerking met de TU Delft. De ontwikkeling van de maritieme drone op waterstof is een onvervalste technische doorbraak. Dat belooft wat voor de toekomst.”

Andere initiatieven

Het MAVLab is niet de enige instantie die experimenteert met waterstofaangedreven drones. In binnen- en buitenland zijn diverse partijen bezig met onderzoek naar het vliegen op waterstof, als opmaat naar emissievrije luchtvaart. Zo experimenteert het NLR met de door waterstof aangedreven drone HYDRA. En het Spaanse bedrijf Quaternium vestigde dit voorjaar een record door een waterstofaangedreven multirotordrone ruim acht uur onafgebroken te laten vliegen.

Wiebe de Jager

Wiebe de Jager (@wdejager) is oprichter van Dronewatch en auteur van de boeken Dronefotografie en Dronevideo's maken. Wiebe is gecertificeerd (RPA-L) dronepiloot en beschikt over een volledige ROC vergunning.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Meld je aan voor onze nieuwsbrief!

Vul hieronder je gegevens in en blijf op de hoogte.

Open nieuwsbrief aanmeldformulier