Инструкция по управлению дронами: как беспилотники меняют промышленность

Появление в воздухе маленького летательного аппарата уже не вызывает удивления: дроны стали привычным явлением. Энтузиасты новых технологий достаточно давно и успешно используют их для съемок больших концертов, массовых мероприятий, природных ландшафтов и т. д. Они незаменимы там, где нужна эмоциональная составляющая.

Но когда речь заходит об использовании индустриальных дронов в различных сферах бизнеса, например транспорте, медиа, телекоммуникациях, сельском хозяйстве, безопасности, возникает много вопросов. Нужно понимать, что индустриальный дрон — это машина весом от 10 до 40 кг, способная нести полезную нагрузку до 10 кг. И проблема не только в необходимости их лицензирования в воздушном пространстве над территорией России и рядом других стран или в высокой стоимости аппаратов. Цены на индустриальные дроны в России сегодня колеблются от 200 000 до 10 млн рублей в зависимости от полезной нагрузки и сложности комплекса.

Пока что лучшие индустриальные коптеры могут держаться в небе не более 15 минут из-за низкой энергоемкости батарей. Дело в том, что в дронах используют в основном литиевые батареи. Их энергоемкость пытаются повысить вот уже более полувека, но, к сожалению, эти попытки до сих пор не увенчались успехом. На рынке существуют батареи и с большей емкостью, но из-за высокой стоимости (достигает $30 000) их использование оправдано разве что в космической отрасли. Для дронов такие источники питания неэффективны.

По состоянию на 2018 год в мире работает около 100 компаний, которые производят индустриальные дроны. Наиболее крупными из них являются ZeroTech, Ewatt Aerospace, Elbit Systems, Israel Aerospace Industries. Сегодня средний объем производства каждой из сотни компаний — от 15 до 100 индустриальных дронов в год. Но их мощности рассчитаны на ежегодный выпуск до 300 дронов, а это значит, что в недалеком будущем около 10 000 новых дронов в год будут производиться для нужд различных сегментов экономики — для нефтегазодобывающей промышленности, МЧС, электроэнергетики, гидроэнергетики, архитектуры и градостроительства, экологии, городского хозяйства и транспорта.

Эксперты считают, что рост рынка составит 32% ежегодно. К 2022 году рынок достигнет $28 млрд, при этом количество дронов будет около 20 000 единиц. Из этого количества не менее 30% будут использоваться для решения задач, требующих длительного времени полета. Эти задачи будут связаны с решением инфраструктурных проблем в сферах транспорта, сельского хозяйства, медиа, безопасности.

Потенциал мирового рынка использования дронов оценивается примерно в $109 млрд. Рынок с таким потенциалом не может оставаться без альтернативного решения по источникам энергии. Одним из таких решений стали водородные топливные элементы для дронов и роботов. Созданная технология позволяет превращать химическую энергию водорода в электроэнергию, минуя малоэффективные процессы горения. Для сравнения показателей эффективности разных источников энергии можно привести всего два факта: водородные батареи обеспечивают ресурс топливного элемента в режиме полета более 1000 часов и устойчивую работу в температурах до -40 ^оC, а дрон на литиевых батареях с полезной нагрузкой 9 кг может держаться в воздухе 15 минут при условии, что температура будет плюсовой или колебаться в районе нуля.

Сегодня в мире всего шесть компаний разработали подобную технологию и создают на ее базе топливные элементы в промышленно-серийном масштабе для дронов и роботов. Речь идет о компаниях, которые занимаются разработкой альтернативных источников энергии для дронов и роботов. Эти компании работают в США, Канаде, Англии, Сингапуре, Китае и России.

Перспективные сферы применения

Альтернативные источники энергии позволяют использовать дроны в нескольких отраслях. Доставка грузов — пожалуй, наиболее быстро развивающееся в нашей стране направление. Значимую роль в этом играют большие расстояния, сложный геологический рельеф местности, желание компаний сэкономить время и деньги. И, несмотря на отдельные неудачные попытки, логистика, вероятно, быстрее других перейдет на полноценное использование дронов.

Все более интересным для крупного бизнеса становится и использование дронов для инвентаризации складов. Во всяком случае, компания UVL Robotics уже провела тестовые полеты и заключает договоры на реализацию конкретных задач с различными компаниями.

Другая отрасль, потенциально очень важная с точки зрения использования новых технологий, — железные дороги. В России их общая протяженность составляет  85 300 км. Один БПЛА (беспилотный летательный аппарат) c водородной батареей способен за 3 часа полета на скорости около 50 км/ч отследить ситуацию на дистанции 150 км. Таким образом, можно запустить постоянный мониторинг и существенно снизить риски, связанные с безопасностью эксплуатации железнодорожного полотна. За безопасностью на автомобильных дорогах следит ГИБДД, и они уже используют дроны.

Пока что примеров использования дронов в российской энергетике нет, однако дроны могут принести здесь ощутимую пользу. Мониторинг энергетических объектов, тепловизионный контроль оборудования — вот примеры некоторых работ, которые могут выполнять дроны. Энергетическим компаниям использование дронов позволит оптимизировать расходы, повысить рентабельность и снизить риски, связанные с травмированием людей при выполнении отдельных видов работ. По оценкам PwC, объем глобального рынка решений с использованием дронов в электроэнергетическом секторе в ближайшие годы составит $9,46 млрд.

К наиболее перспективным областям использования дронов относится и нефтегазодобывающий сектор. Сегодня для мониторинга нефтяные компании используют вертолеты, что обходится отраслевым компаниям от $500 до $5000 в час. Например, «Газпром» обслуживает около 160 000 км газопроводов. В этом случае около 1080 беспилотников на топливных элементах могут заменить «Газпрому» вертолеты для мониторинга с расчетом один беспилотник на 150 км газопровода. Экономия при этом составит десятки тысяч долларов. А теперь подумайте: всего в мире 67 нефтегазовых компаний, общая протяженность мировых трубопроводов около 3 млн км. Это означает, что потенциал глобального рынка нефтегазодобычи составляет более 20 000 летательных аппаратов на топливных элементах. И эти показатели будут расти.