Institut für Flugzeug-Produktionstechnik

Entwicklung eines energieautarken Drohnensystems

Drohnen sind äußerst effektiv für die frühzeitige Erkennung von Waldbränden und die Bewertung von Risiken, da sie große Gebiete schnell und effizient überwachen können. Wasserstoffbetriebene Drohnen bieten den Vorteil größerer Reichweiten im Vergleich zu batterieelektrischen Antrieben, was sie besonders geeignet für umfangreiche Überwachungsaufgaben macht.

Im REALISE-Projekt wurde hierfür ein innovatives Start- und Landesystem für Starrflügeldrohnen entwickelt, das den Wasserstoffverbrauch minimiert, da auf ein herkömmliches Fahrwerk verzichtet wird.

Für langfristige Einsätze ist jedoch eine Automatisierung der Betankung erforderlich, insbesondere in abgelegenen, infrastrukturschwachen Gebieten. Eine Kernherausforderung dabei ist der effiziente Transport von Wasserstoff zu diesen Standorten. Daher zielt das Projekt darauf ab, durch ein integriertes System aus mobiler Wasserstoffelektrolyse, regenerativer Energieerzeugung und automatischer Drohnenbetankung eine nachhaltige und energieautarke Lösung zu schaffen. Zur Erreichung dieses Ziels behandelt das HYDRO-BUNNY-Projekt drei zentrale Aspekte (Abbildung 1):

Abbildung 1: HYDRO-BUNNY-Projekt drei zentrale Aspekte

1. Energieautarke Versorgungseinheit: - Entwicklung einer Einheit zur Vor-Ort-Erzeugung von Wasserstoff unter Einbeziehung von Sicherheitsprüfungen zur Gewährleistung der Zuverlässigkeit.
2. Automatisiertes Betankungssystem: Aufgrund der benötigten Präzision bei der Wasserstoffhandhabung erfordert dies ein präzises System, das die Drohne erkennt, sich automatisch koppelt und den Tankvorgang durchführt.
3. Weiterentwicklung des REALISE-Systems: - Fokus auf der Optimierung der UAV-Befestigung sowie der gesamten Systemkette, um eine vollständige Automatisierung zu erreichen.

Das Teilvorhaben des IFPT adressiert insbesondere das automatisierte Betankungssystem (Abbildung 2). Es umfasst die Entwicklung einer präzisen Kopplungseinrichtung zwischen Drohne und Versorgungseinheit, die durch modernste Sensorik und Robotik unterstützt wird, um einen autonomen Betankungsvorgang sicherzustellen.

Abbildung 2: Darstellung des automatisierten Betankungs- und Handhabungssystems

Studentische Arbeiten:

• Entwicklung eines Sensorik- und Simulationskonzepts zur automatisierten Drohnenerfassung für die H₂-Betankung
• Konzeptionierung eines Endeffektor-Konzeptes für die automatisierte Bedienung einer Wasserstoffschnellkupplung

Stellenausschreibungen für Studentische Hilfskräfte:

• Studentische Hilfskraft (HiWi) Robotik & Wasserstoffdrohne (UR30 / ROS 2)

Veröffentlichungen:

• Projekt HYDRO-BUNNY in: Hydrogen takes off – sustainably into the future. In: FUTURED. ZAL Magazine 2025, S. 62.

Ansprechpartner am Institut:  Omar Draidrya