Einzelzelle
Die maximale Einsatzzeit und die Reichweite von unbemannten Systemen sind wichtige Größen, wenn es darum geht, wirtschaftlich nachhaltige Geschäftsmodelle zu etablieren. Daher kommt den Stromspeichern enorme Bedeutung zu. Zumal am Ende nicht nur die reinen Leistungsdaten zählen, sondern auch die Integration ins Gesamtsystem entscheidend sein kann. Möglichkeiten zur Performance-Steigerung mit individueller Batterietechnik „Made in Germany“ bietet das Unternehmen e-Wolf an.
Von Jan Schönberg
Wer Drohnen „von der Stange“ nutzt, der wird sich nur selten mit dem Thema Batterietechnik beschäftigen. Die einschlägigen Hersteller bieten passende Zellen an, die schnell gewechselt und in der Regel auch rasch geladen werden können. Doch auch mit Blick auf Eigenentwicklungen und Neukonstruktionen stehen häufig Payload und Data-Links im Mittelpunkt und man kann zuweilen den Eindruck gewinnen, dass das Thema Batterietechnik ein wenig stiefmütterlich behandelt wird. Dabei lassen sich durch geschickte Auswahl der Komponenten und ihre Platzierung im Gesamtsystem durchaus Leistungsreserven erschließen. Und neben der reinen „Power“ kann auch die Platzierung der Zellen wesentlichen Einfluss auf die Gesamtperformance haben. Man denke nur an Themen wie den Schwerpunkt, die Stabilität im Einsatz sowie aerodynamische Aspekte.
Individuelle Konzepte
Statt aus dem bestehenden Angebot das am ehesten passende Produkt auszuwählen kann es daher durchaus sinnvoll sein, sich in Zusammenarbeit mit einem auf solche Dinge spezialisierten Zulieferer eine individuelle Batteriezelle konzipieren zu lassen. Denn auf diese Weise können neben Systemspannung und Maximalstrom auch Fragen der Bauform sowie des Gewichts berücksichtigt und direkt in den Konstruktionsprozess eines unbemannten Systems integriert werden. Und ganz nebenbei lässt sich auf diese Weise auch noch die steigende Nachfrage nach kurzen Lieferketten und Produkten „Made in Germany/Europe“ bedienen.
In der aktuellen Version der EOD-Drohne befinden sich die beiden Akkupacks noch an den Seiten
Ein Unternehmen, das große Erfahrungen im Bereich der Elektromobilität und in der Konzeptionierung sowie Fertigung von individueller Batterietechnik hat, ist die e-Wolf GmbH. Dort fokussiert man sich seit Langem auf das Design, die Entwicklung und das Testen von Batterien im Gehäuse sowie die Entwicklung der erforderlichen Hardware. So arbeitet die Firma aus Hürth derzeit beispielsweise mit dem Startup WARGDrones zusammen, das eine spezielle EOD-Drohne (Explosive Ordnance Disposal) entwickelt hat. Mit dieser ist es möglich, Sprengfallen oder Landminen durch einen Schuss aus einer Kanone an Bord der Drohne gezielt unschädlich zu machen, indem der Zünder durch einen harten Wasserstrahl oder andere abgefeurte Materialien vom explosiven Material getrennt wird. Neben der reinen Antriebsfunktion der Batterien ist dabei auch die sensible Statik des unbemannten Systems zu beachten. Denn der Rückstoß des Schusses zur Entschärfung des Sprengkörpers übt erheblichen Einfluss auf die Flugstabilität und am Ende auch die Präzision des Gesamtsystems aus.
Erhöhte Kapazität
In einem ersten Schritt wurde zunächst gemeinsam ein signifikant leichterer Ersatz für die bisher eingesetzten Batterien entwickelt. Bei identischer Kapazität und denselben technischen Gegebenheiten wie dem maximal erlaubten Entladestrom gelang es so, für beide Module eine Gewichtsreduzierung von jeweils 700 Gramm zu realisieren, was zu einer Reduzierung des Abfluggewichts um 1.400 Gramm führte. In einem weiteren Schritt wird es darum gehen, eine auch in der Bauform individuelle Zelle zu entwickeln, die nicht mehr an den Seiten des Systems, sondern schwerpunkt- und luftwiderstandsoptimiert an der unteren Seite der Multirotordrohne platziert werden kann. Und gegenüber der bisherigen Lösung neben dem verringerten Gewicht zudem noch etwa ein Drittel mehr an Kapazität mit sich bringen soll. Ein gutes Beispiel dafür, wie durch enge Zusammenarbeit die Performance auf mehreren Ebenen gesteigert werden kann.
Neben erhöhten Leistungswerten und verringertem Gewicht soll die gemeinsam entwickelte Bauform und Platzierungsmöglichkeit der Batteriezellen künftig auch die Flugstabilität und den Schwerpunkt des UAS positiv beeinflussen
Je nach Komplexität der benötigten Batterie dauert die Entwicklung einer individuellen Zelle bei e-Wolf etwa zwei bis drei Monate. Dann kann ein Protoyp im Einsatz getestet werden und nach erfolgreichen Tests mit der regulären Fertigung begonnen werden. Kleinere Mengen von bis zu 100 Stück pro Jahr werden direkt in Hürth produziert, größere Chargen entstehen in Auftragsfertigung bei Spezialunternehmen in Deutschland. Aufgrund des skalier- und anpassbaren Produktdesigns der Batterien von e-Wolf lassen sich nicht nur spezifische Kundenwünsche erfüllen, auch preislich kann das Unternehmen mit der Konkurrenz aus Fernost durchaus mithalten. Solange die Zellen als Ausgangsmaterial für die Batteriemodule aus den üblichen asiatischen Produktionsfirmen kommen dürfen, die auch die chinesischen Akku-Produzenten beliefern. Sollen jedoch Zellen aus Korea oder Europa genutzt werden, schnellen die Preise enorm in die Höhe, sodass für vergleichbare Batterien gut und gerne das Zehnfache bezahlt werden muss. Allerdings erhält man dafür individuell auf die eigenen Bedürfnisse angepasste Stromspeicher, deren Fertigung und Herkunft auch strengeren Kundenwünschen entsprechen sollten.
Fotos & Abbildungen: e-Wolf GmbH
