Drône Photovoltaïque !

[obito_uchiwa]

Bonjour à tous,

Avec un ami on désire équiper un drône type Quad-Flyer GAUI d'un panneau photovoltaïque.
http://www.flashrc.com/gaui/5943-330x_s ... rpion.html


Je suis bloqué pour le moment pour savoir si mon installation va pouvoir (au moins) ralonger le temps de vol du drône.
Je vais disposer de maximum 27 cellules de 62,5mm de côté, en polycristallin.
Le format 62,5 vient des cellules 125mm que nous fabriquons qui sont découpé au laser en 4. Je suis obligé de prendre ce format là car c'est le seul qui peut rentrer sur le drône.

Mes calculs jusqu'à maintenant (en vracs) sont les suivants:

Surface de l'ensemble des cellules:
0,625m x 0,625m x 27 cellules = 0.1133m² = 1133cm²

Nos cellules ont un rendement d'environ 16%, on obtient sur les cellules 125:
4,5A sur une surface de 157,5cm² pour un ensolleilement de 1000W/m² . Ce qui donne 4,5A/157,5cm² = 0.029A/cm² soit 2.85A/m².

Donc, 1133cm² x 0.029A/cm² = 32.857A

La batterie de Quad-Flyer: 14,8V - 3300mAh - 25C
Alors 3,3A pour 1h, on aura 0,66A pour 12min (temps de vol)
Ce qui donne 0,66A x 14,8V = 9.768W pour 14,8V x 3,3Ah = 48,84W max.

En fouillant sur le net je trouve 1220 à 1760 mWh/m²/an pour l'ensolleilement. Soit 114 W/h/m². (0.114kWh)

En utilisant ces valeurs j'obtiens:
32.857A x 14.8V = 486,28W

Et, 486,28W x 0.114 = 55.44W
Alors j'aurais: 11.09W pour 12min de vol.

Logiquement, si la batterie demande 48,84Wh, soit 9,768W pour 12min, je vais lui apporter 11,09W et donc alimenté entièrement le drône avec le photovoltaïque, non ?

Est-ce que tous mes calculs sont bon ?
Lesquels sont archi-faux ?
Si c'est faux, comment je le corrige ?
J'ai fait des tonnes de calculs dessus et je pense que je commence sérieusement à me perdre moi-même...

Merci de votre aide. ;)

[Obelix]

Bonjour,

Desole mais il y a un loup dans la bergerie !
>Surface de l'ensemble des cellules:
>0,625m x 0,625m x 27 cellules = 0.1133m² = 1133cm²
Faux: 62.5mm => 0.0625 m
Soit surface active : 0.0625 x 0.0625 x 27 => 0.1 m²
Donc puissance crête : 1000 x .1 x .16 => 16 Wc
Le panneau ainsi reconstitue fourniras une puissance crête de 16 W
A vous de voir ce que vous pouvez en faire.

Ne soyez pas trop optimistes ! je n'ai pas encore vu dans le "vrai" des panneaux atteindre leur puissance crête, il y a toujours quelque chose qui cloche.
En se mettant dans des condition favorables : plein moi de juin vers midi grand soleil votre panneau fournis 15 Wc, ceci pendant la durée du vol soit 12 Minutes. L'energie recuperée est donc de 15 x 12 / 60 => 3 Wh
Votre batterie est de 14.8 V 3.3 Ah soit une energie de 49 Wh

En recapitulant: l'energie que vous pouvez apporter est inferieure au dixieme de votre consommation. ( sans prise en compte des rendements de conversion )
Ce projet est-il bien raisonnable ?

Obelix

[obito_uchiwa]

Merci pour ta réponse si rapide.

>Surface de l'ensemble des cellules:
>0,625m x 0,625m x 27 cellules = 0.1133m² = 1133cm²
Faux: 62.5mm => 0.0625 m
Soit surface active : 0.0625 x 0.0625 x 27 => 0.1 m²
Donc puissance crête : 1000 x .1 x .16 => 16 Wc
Obelix

D'où vient le 0.16 ?

J'avoue que j'ai des doutes moi aussi sur ce projet mais les personnes avec lesquels j'ai parlé dans mon entreprise Photovoltaïque étaient plutôt optimiste.

Imaginons un autre scénario. Le drône fait son vol sans le panneau PV et lorsqu'il n'a plus de batterie, se pose au sol. A ce moment là si je le connecte au panneau, combien de temps lui faudra-t-il pour se recharger et s'envoler de nouveau ?

Cette solution est réservé pour le cas où l'intégration direct sur le drône ne fonctionne pas, mais ne sera utilisé qu'en dernier recours.


Après, je peux aussi prendre une autre batterie pour le drône ?
Sur les suivantes, lesquelles pourront être plus performantes que celle que j'ai prise pour mes calculs ?

11.1V/5200mAh/25C lithium batteries
11.1V/4000mAh/25C polymer lithium batteries
14.8V/3300mAh/25C polymer lithium batteries
14.8V/2250mAh/35C polymer lithium batteries
4000mAh/14.8V/25C G4 nanometer polymer lithium battery
3300mAh/11.1V/25C G4 nanometer polymer lithium battery
2600mAh/14.8V/25C G4 nanometer polymer lithium battery
2200mAh/11.1V/40C G4 nanometer polymer lithium battery
2250mAh/11.1V/35C G4 nanometer polymer lithium battery
2200mAh/11.1V/25C G4 nanometer polymer lithium battery


D'avance, merci.

[Christophe]

Euh je vois nul par le problème du surpoids et de la modification aérodynamique évoqués...c'est par là qu'il faut commencer et pas par les calculs de puissance électrique.

Es tu certain que le drone que tu veux modifier peut lever ne serait ce que 10 grammes?

Si tu cherches des cellules PV: https://www.econologie.com/shop/cellule ... p-111.html

Regarde comment Solar Impulse a du mal à voler et surtout combien il a couté : transports-electriques/solar-impulse-ca-y-est-il-vole-t9563.html

Bref, je crois beaucoup plus à ta 2ieme idée: station de recharge au sol PV et là la contrainte de l'encombrement poids de l'installation n'en n'est plus une !

[obito_uchiwa]

Oui c'est sur, le drône peut soulever jusqu'à 500g embarqué. C'est le constructeur qui m'a donné cette info et si on regarde sur YouTube on voit ce type de drône soulever des objets.

Quand j'ai contacté le constructeur il m'a affirmé que ça ne génerait pas le vol du drône du moment que le panneau ne passe pas au-dessus et en-dessous des hélices.

Pour les cellules je pensais utiliser celles que l'on fabrique dans mon entreprise. C'est gratuit et surtout je peux faire un panneau idéalement adapté au drône. Le lien avec le PV souple me plait bien mais je doute qu'on puisse le modifier pour "coller" sur le drône ?

[Gaston]

Merci pour ta réponse si rapide.

>Surface de l'ensemble des cellules:
>0,625m x 0,625m x 27 cellules = 0.1133m² = 1133cm²
Faux: 62.5mm => 0.0625 m
Soit surface active : 0.0625 x 0.0625 x 27 => 0.1 m²
Donc puissance crête : 1000 x .1 x .16 => 16 Wc
Obelix

D'où vient le 0.16 ?

Sans doute le 16% de rendement que tu as annoncé

Sinon, je pense que l'erreur dans tes calculs (en plus de celle relevée par Obelix, mais qui n'influe pas sur ton résultat), c'est de ne pas faire intervenir la tension des cellules : en additionnant les intensités de chaque cellule, tu supposes qu'elles sont connectées en parallèle, mais dans ce cas la tension totale est celle d'une seule cellule (environ 0,6V probablement ).
Pour obtenir une tension utilisable pour le drone, il faudra connecter certaines cellules en série, donc ne pas additionner les intensités.

De toute façon, la meilleure méthode est de faire le calcul directement en puissance comme le détaille Obelix

[obito_uchiwa]

Hm...

Ok pour le 0,16 =)

Dans mes calculs j'ai mis en série les cellules. Justement puisque que la batterie est de 14,8V il fallait que j'en ai autant voir plus avec mes cellules. En mettant 29 cellules je dépasse les 14,8V pour avoir 17,4V.

[Christophe]

Oui c'est sur, le drône peut soulever jusqu'à 500g embarqué. C'est le constructeur qui m'a donné cette info et si on regarde sur YouTube on voit ce type de drône soulever des objets.

Quand j'ai contacté le constructeur il m'a affirmé que ça ne génerait pas le vol du drône du moment que le panneau ne passe pas au-dessus et en-dessous des hélices.

Ok donc il te reste plus que la périphérie pour mettre le panneau, un gros anneau donc?

Pour les cellules je pensais utiliser celles que l'on fabrique dans mon entreprise. C'est gratuit et surtout je peux faire un panneau idéalement adapté au drône. Le lien avec le PV souple me plait bien mais je doute qu'on puisse le modifier pour "coller" sur le drône ?

Celui ci à priori non (quoique si on met des électrodes aux bons endroits ca doit pouvoir se découper ?) mais tu dois pouvoir trouver des fournisseurs d'éléments solaires souples de petites dimensions, équivalent des petites cellules rigides...après c'est du puzzle

[Obelix]

Merci pour ta réponse si rapide.

>Surface de l'ensemble des cellules:
>0,625m x 0,625m x 27 cellules = 0.1133m² = 1133cm²
Faux: 62.5mm => 0.0625 m
Soit surface active : 0.0625 x 0.0625 x 27 => 0.1 m²
Donc puissance crête : 1000 x .1 x .16 => 16 Wc
Obelix

D'où vient le 0.16 ?

D'avance, merci.

Bjr,

C'est le rendement des cellules que tu as annoncé !
1000 Wc/m² x surface panneau 0.1 m² x rendement cellule 0.16 =>16 Wc

Pour le reste :
Ce ne sont pas les batteries qui sont en cause. Il faut connaitre a un poil pres la consommation en energie du drone pour savoir s'il est interessant d'y mettre un panneau ou non. Se donner beaucoup de tracas pour une minute de vol en plus ne seras pas tres interessant.

Pour la station au sol:
La le probleme est les batteries. Il faudra jongler avec des charges rapides qui entraineront une durée de vie reduite.
Tout cela a un coût non negligeable.

La solution "moyenne" serait d'avoir plusieurs batteries, une en service, une en charge, une en reserve. Cela permettrait d'avoir une autonomie assez grande sans trop tirer sur les performances.

Obelix

[obito_uchiwa]

Ok donc il te reste plus que la périphérie pour mettre le panneau, un gros anneau donc?

J'y avais pensé à ça mais non. La prise au vent sera trop horrible et si jamais le drône fonce dans un mur, le panneau se cassera.

En fait j'avais pensé à répartir les cellules ainsi:
9 cellules (3x3) au centre du drône
2 cellules qui partent de chaque coin du carré de 9 cellules (ces 2 cellules passent entre les mouvements des hélices)
Et, 3 cellules à chaque bout, penché à 45°.
Donc, 17 cellules mises à plat sur le drône et 12 cellules mises à 45°.
Il faut savoir aussi que le panneau de 17 cellules est posé sur le drône mais passe sous les hélices. Il n'y a rien au-dessus des hélices. Les 12 autres cellules (45°) seront horizontales et donc, ne géneront pas l'attérissage du drône.