Lekki, zasilany wodorem, zdolny do monitorowania rzek i jezior, wykrywania zanieczyszczeń i kontrolowania infrastruktury hydrotechnicznej. Nad koncepcją takiego drona pracują naukowcy z Opola, Wrocławia i Krakowa. W przedsięwzięcie zaangażowany jest również prof. Andrzej Białowiec, który zamierza opracować materiały konstrukcyjne z wykorzystaniem surowców pochodzących z recyklingu.
ASVH2 to projekt bezzałogowej jednostki nawodnej z hybrydowym napędem wodorowo-elektrycznym. Inicjatorem przedsięwzięcia jest Politechnika Opolska, a wśród partnerów znajdują się Politechnika Wrocławska, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie i Łukasiewicz – PORT. W inicjatywę zaangażowana jest również Dolnośląska Dolina Wodorowa – stowarzyszenie skupiające przedstawicieli nauki i biznesu działających na rzecz rozwoju gospodarki wodorowej. Na Politechnice Opolskiej powstał już prototyp urządzenia.
Pływające laboratorium z napędem wodorowym
ASVH2 ma być niewielką, dwukadłubową jednostką wyposażoną w aparaturę do badań środowiskowych. Dron będzie mógł samodzielnie realizować zaplanowane zadania albo pracować pod nadzorem operatora. Zebrane przez niego dane posłużą m.in. do oceny stanu wód i rozpoznawania ukształtowania dna zbiorników.
– Taki dron może monitorować stan środowiska, pobierać próbki i wykorzystywać różne czujniki. Potencjalnymi odbiorcami mogłyby być na przykład instytucje, które zarządzają infrastrukturą hydrotechniczną na Odrze – mówi prof. Andrzej Białowiec.
Zastosowania drona nie muszą ograniczać się do badań środowiskowych. Mógłby on także wspierać nadzór nad instalacjami portowymi i morskimi farmami wiatrowymi.
Jednym z wyróżników ASVH2 będzie hybrydowy układ zasilania. Energia elektryczna powstanie w ogniwie paliwowym zasilanym wodorem, a dodatkowy magazyn energii pokryje chwilowe zapotrzebowanie na większą moc.
– Bateria litowo-jonowa jest ciężka. W układzie wodorowym również jej potrzebujemy, ale może być mniejsza. Dzięki temu zmniejszamy masę drona. A kiedy wykorzystujemy wodór w ogniwie paliwowym, produktem reakcji jest woda, nie spaliny – wyjaśnia naukowiec.
Materiały kompozytowe z recyklingu
Prof. Andrzej Białowiec kieruje w Łukasiewicz – PORT Grupą Badawczą Inżynierii Biomateriałów i Technologii Środowiskowych w Centrum Inżynierii Materiałowej. Zespół zajmuje się m.in. przetwarzaniem biomasy i odpadów, technologiami środowiskowymi i rozwiązaniami wspierającymi gospodarkę o obiegu zamkniętym. W planowanym projekcie te kompetencje mają zostać wykorzystane do opracowania materiałów konstrukcyjnych drona. Naukowcy z Łukasiewicz – PORT chcą sprawdzić, czy tradycyjne kompozyty można zastąpić rozwiązaniami zawierającymi surowce odpadowe, bez pogorszenia ich właściwości mechanicznych.
– Typowe łodzie budowane są obecnie z kompozytów poliestrowo-szklanych, w których włókno szklane stanowi zbrojenie. Możemy jednak szukać innych włókien, równie wytrzymałych, które pozwalałyby wykorzystać odpady, być może również biomasę – mówi prof. Białowiec.
Do planowanych zadań zespołu będą należały dobór składników, opracowanie receptur kompozytów i badania ich wytrzymałości. Ważnym zagadnieniem będzie również możliwość odzyskiwania materiałów po zakończeniu eksploatacji urządzenia.
– Największy problem z zagospodarowaniem kompozytów poliestrowo-szklanych polega właśnie na tym, że są to materiały złożone. Jak rozdzielić ich składniki? Chcielibyśmy pracować także nad tym, żeby można było robić to tanio i w sposób bezpieczny dla środowiska – wyjaśnia naukowiec.
Opracowane w ten sposób materiały mogłyby w przyszłości znaleźć zastosowanie również w innych konstrukcjach wymagających niewielkiej masy i dużej wytrzymałości.
Wodór paliwem przyszłości?
Choć napęd wodorowy pozwala uniknąć emisji spalin podczas pracy pojazdu, istotnym wyzwaniem pozostaje sposób pozyskiwania samego paliwa.
– Wodór może być paliwem przyszłości, jeżeli znacząco zredukujemy koszty jego produkcji – podkreśla prof. Białowiec.
Obecnie wodór wytwarza się przede wszystkim z gazu ziemnego. Alternatywą jest elektroliza wody z wykorzystaniem energii odnawialnej, jednak jej koszty pozostają wysokie. Naukowiec wskazuje na jeszcze jedną możliwość – pozyskiwanie wodoru z biomasy i odpowiednio przygotowanych odpadów w procesie zgazowania, polegającym na termochemicznym przekształceniu surowca w gaz, z którego następnie można wydzielić wodór.
– Biomasy jest dużo, odpadów komunalnych również. Gdybyśmy przeprowadzili ich zgazowanie, moglibyśmy pozyskać wodór znacznie tańszy niż wodór wytwarzany z wykorzystaniem energii odnawialnej – wskazuje prof. Andrzej Białowiec.
