Zakaj polprevodniške baterije spreminjajo igro za drone

Ne razumite me narobe – litij-ion je bil vlečni konj za brezpilotna letala. Nerodne komplete za hobije je spremenil v orodja, ki lahko dostavljajo zdravila ali skenirajo kmetijska polja. Toda po pogovoru z desetinami operaterjev dronov v preteklem letu sem večkrat slišal iste frustracije. Dostavna ekipa v Minnesoti je morala lani januarja prizemljiti svojo floto, ker so temperature -10 °F v 12 minutah uničile naboje litij-ionov. Lekarniški servis brezpilotnih letal v Teksasu je bil blizu, ko se je baterija med letom v bližini šole pregrela. In skoraj vsi se pritožujejo nad časom letenja: največ 20-30 minut, kar pomeni, da je povratno potovanje na 4 milje daljše. Da bi dostava z droni presegla »pilotne projekte« in vstopila v vsakdanje življenje, potrebujemo baterijo, ki ne odloča.

Vnesitepolprevodniške baterije. To ni samo "boljša baterija" - je popolna ponastavitev načina napajanja dronov. Velik premik? Namesto tekočega elektrolita, zaradi katerega je litij-ion vnetljiv in občutljiv na vremenske razmere, trdno stanje uporablja gosto trdno jedro (pomislite na keramiko ali ojačan polimer). To je tako, kot če bi zamenjali puščajočo plastično steklenico za vodo s termovko iz nerjavečega jekla: močnejša, brez razlitja in izdelana za obvladovanje kaosa. In za dostavo z droni? Ta majhna sprememba odklene možnosti, o katerih smo do zdaj samo govorili.

Začnimo z najbolj očitno zmago: časom letenja. V začetku tega leta sem sodeloval pri testiranju verige picerijpolprevodniške baterijena njihovih dostavnih dronih. Njihove stare litijeve naprave so lahko preletele 3 milje nazaj z eno škatlo za pico, preden so potrebovale ponovno polnjenje. S polprevodniškim? Dosegli so 8 milj – dovolj, da so pokrili še tri soseske na dron – in dodali drugo škatlo brez zmanjšanja dosega. To ni samo "več časa v zraku"; to je razlika med tem, da je dostava z droni novost in dobičkonosen del njihovega poslovanja. Za majhne operaterje podvojitev območja dostave brez nakupa več dronov? To je končna zmaga, ki je ne morete prezreti.

Varnost je še ena stvar, o kateri se ni mogoče pogajati. Prejšnje poletje se je stranka, ki je dostavljala medicinske pripomočke na Floridi, prestrašila: litij-ionska baterija se je med letom začela kaditi, zaradi česar je moral pilot pristati na praznem zemljišču. Prešli so na polprevodniške prototipe in od takrat? Brez pregrevanja, brez puščanja – tudi ko dron zaide v nevihto in z nosom pade v travo. Za brezpilotna letala, ki letijo nad prometnimi ulicami, šolami ali bolnišnicami, ta brezskrbnost ni samo prijetna – pridobiti je treba regulativno odobritev. Vnetljiva litij-ionska tekočina je bila vedno rdeča zastava za regulatorje; trdno stanje v celoti odpravi to tveganje.

Potem je tu še vreme – tihi morilec zmogljivosti litij-ionskega. Tista stranka iz Minnesote, ki sem jo omenil? To preteklo zimo so testirali polprevodniške baterije in nenadoma so njihovi droni leteli 40 minut pri nizkih temperaturah – dovolj, da so prevozili celotno pot, ne da bi se obrnili nazaj. V Arizoni je služba za dostavo živil ugotovila, da polprevodniške baterije zadržijo 90 % napolnjenosti pri 100 °F vročini v primerjavi s 60 % pri litij-ionskih. Da bi dostava z droni delovala po vsej državi, ne morete imeti sistema, ki bi se izklopil, ko postane vreme ekstremno. Solid-state končno daje operaterjem to doslednost.

Tudi to ni le teorija. Veliki igralci baterij spreminjajo prototipe v orodja, ki jih lahko dostavne ekipe dejansko uporabljajo. CATL – kitajski baterijski velikan, ki poganja polovico svetovnih električnih avtomobilov – je v začetku tega leta predstavil »kondenzirano« polprevodniško baterijo, ki dosega 500 Wh/kg. Prevedimo to za operaterje dronov: standardna litij-ionska baterija doseže največjo moč 250 Wh/kg, kar vam omogoča 30 minut letenja. Pri 500 Wh/kg? Predvidevate 1,5 ure letenja. Predstavljajte si dron, ki lahko z enim potovanjem dostavi pakete celotnemu majhnemu mestu, se napolni v 45 minutah (tudi polprevodniška baterija se polni veliko hitreje) in se znova odpravite. CATL jih že preizkuša s kitajskimi podjetji za brezpilotna letala in zgodnje povratne informacije so ogromne – en operater je zmanjšal število dnevnih postankov polnjenja z 8 na 3.

Bodimo resni – še vedno obstajajo ovire. Trenutno so polprevodniške baterije 2-3x dražje od litij-ionskih. Toda to je povsem enako kot nova tehnologija – spomnite se, ko so baterije za električne avtomobile stale \(1000 na kWh? Zdaj so pod \)150. CATL pravi, da se bo njihova baterija s 500 Wh/kg do leta 2026 ujemala s cenami litij-ionskih visokokakovostnih baterij, QuantumScape pa cilja na podobno znižanje stroškov, ko bo povečala proizvodnjo. Obseg proizvodnje je še en izziv – trenutno se večina polprevodniških baterij izdeluje v majhnih serijah. Toda ko bo vse več podjetij z droni naročalo, se bo to hitro spremenilo.

Tukaj je bistvo za vse, ki se ukvarjajo z dostavo brezpilotnih letal: ozko grlo baterije se končno zlomi. V naslednjih 3-5 letih bo polprevodniška naprava iz "dobrega imeti" postala "možna imeti" za vsakega operaterja, ki želi konkurirati. Ekipe, ki zgodaj sprejmejo to tehnologijo? Oni bodo tisti, ki bodo hitreje dostavljali pakete, pokrivali več prostora in pridobivali stranke – medtem ko bodo konkurenti obtičali pri litij-ionskem načinu dohitevanja.

Za vlagatelje je to priložnost, da vstopijo v sektor, ki bo kmalu eksplodiral. Za potrošnike to pomeni hitrejše dostave, zanesljivejše storitve in nižje stroške. In za nas – ljudi, ki gradimo prihodnost dostave – to pomeni, da končno vidimo, da tehnologija brezpilotnih letal upravičuje hype.

Litij-ion nas je pripeljal sem. Toda v trdnem stanju? Dostavo z droni bo popeljal tja, kamor smo si vedno želeli.