Um Veränderungen in Naturschutzgebieten und empfindlichen Ökosystemen zu protokollieren, sind Drohnen eigentlich perfekt. Denn die unbemannten Fluggeräte sind flexibel einsetzbar, lassen sich präzise steuern und können benötigte Kameras und Messinstrumente tragen. Kurze Flugzeiten und laute Propeller stellen Forscher*innen dabei aber vor Probleme.
In der Vergangenheit haben wir bereits über biologisch abbaubare Fluggleiter und die satellitengestützte Messung von Wasserqualität berichtet, die als Alternative für die Datengewinnung entwickelt werden. Das Baden-Badener Startup Hybrid-Airplane Technologies schlägt mit seinen neuartigen Drohnen aber eine andere Lösung vor. Denn die „h-aero“ können dank Helium mehrere Stunden lang in der Luft bleiben. Gleichzeitig wurde dieses Design vom Verband für unbemannte Luftfahrt als besonders sicher eingestuft.
Das Problem herkömmlicher Drohnen
Herkömmliche Drohnen, genau wie Flugzeuge und andere Multikopter, müssen beim Abheben ihr eigenes Gewicht durch die Schubkraft ihrer Propeller überwinden. Um lange Flugzeiten zu realisieren, müssen daher leistungsstarke Akkus ausreichend Energie liefern oder besonders leichte Konstruktionen verwendet werden. Während der Einsatz schwerer Drohnen also mit einem hohen Energieaufwand einhergeht, können Kameras, Messinstrumente und Lasten mit leichten Drohnen nicht transportiert werden.
Drohnen über eine längere Zeit in der Luft zu halten, ist also eine echte Herausforderung. Doch selbst wenn wir dieses Problem mit effizienteren Akkus lösen könnten, bleiben Nachteile bestehen. Etwa der hohe Geräuschpegel, der von den Propellern ausgeht und Menschen sowie Tiere in Ökosystemen stören kann. Oder die Gefahr, die schwere Fluggeräte darstellen, wenn sie abstürzen. Ein Einsatz von Drohnen über Menschenmengen ist in Deutschland verboten, was etwa bei der Verkehrsüberwachung oder zu Sicherheitszwecken auf Festivals oder Konzerten herausfordernd sein kann.
Genau diese Hürden will das Startup mit seinen „h-aero“-Drohnen überwunden haben. Denn diese schweben dank eines mit Helium gefüllten Ballons fast von selbst.
Was die Drohnen von „h-aero“ anders machen
Diesen Heliumballon kombiniert Hybrid-Airplane Technologies mit einigen Bauteilen herkömmlicher Drohnen. Dank Propellern, einem Bordcomputer und Anschlüssen können die „h-aero“-Drohnen autonom fliegen und sowohl Starts als auch Landungen vertikal durchführen. Die Einsatzmöglichkeiten sieht der Hersteller daher als vergleichbar zu herkömmlichen Drohnen. Auch Windstärken bis 20 km/h sollen die Fluggeräte problemlos standhalten können.
Der Heliumballon sorgt dabei allerdings ganz ohne Motorkraft für genügend Auftrieb, um die Drohne wie einen Zeppelin oder einen Heißluftballon in der Luft zu halten. Durch eine besondere Form des Ballons weisen die Drohnen aber dennoch eine hohe Agilität auf. Das Ergebnis ist ein besonders effizientes Fluggerät, das bei Defekten langsam zu Boden sinkt statt abzustürzen. Für zusätzliche Sicherheit entwickelte der Hersteller Fallschirme und erreichte dadurch eine Freigabe für die Nutzung über Menschenmengen.
Zu Testzwecken installierte das Startup zudem Solarpaneele auf der Oberseite des Heliumballons. So konnte das Unternehmen bereits einen autonomen, 24 Stunden langen Non-stop-Flug zur Liste der technischen Meilensteine hinzufügen. Ein Ziel für die Zukunft ist es, dass die Drohnen ganz ohne Aufladen in der Luft bleiben können.
Technologie ermöglicht neue Einsatzzwecke
Mit diesen Vorteilen gehen laut Unternehmensangaben neue Einsatzzwecke einher. Da die Drohnen sehr leise fliegen und über lange Zeiträume in der Luft bleiben können, ließen sie sich gut für die Überwachung von Naturschutzgebieten, Wäldern und weiterer empfindlicher Ökosysteme einsetzen. Forscher*innen könnten dabei besonders nahtlose Analyse- oder Monitoringdaten aufzeichnen. Wälder und Landschaften ließen sich mithilfe von 3D-Kameras zudem digitalisieren, um digitale Zwillinge herzustellen. Diese könnten Forscher*innen wiederum für Zukunftsprognosen oder zur Simulation von Einflüssen nutzen.
Die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) hat „h-aero“ 2020 bereits als Teil ihres Green-Startup-Sonderprogramms gefördert. Zusammen mit drei weiteren Startups standen dabei eine halbe Million Euro zur Verfügung, mit denen für die „Agrar-, Energie- und Verkehrswende innovative und grüne Lösungen entwickelt“ werden sollen.
Ein weiteres spannendes Szenario konnte „h-aero“ im selben Jahr realisieren. In Sonnenbühl, einer Gemeinde in der Schwäbischen Alb, setzte man die ultraleichten Drohnen in Kombination mit Wärmebildkameras ein. Dadurch ließen sich Schwachstellen in der Isolierung von Dächern erkennen. Unternehmen in einem Industriegebiet nutzten die Daten anschließend, um die Energieeffizienz ihrer Werkshallen zu verbessern.
Im Vergleich zur herkömmlichen Messung mithilfe von Kranwägen oder Hubschraubern ist der Einsatz der „h-aero“-Drohnen deutlich unkomplizierter. Dank der computergesteuerten, autonomen Arbeitsweise der Drohnen ließen sich derartige Flüge zudem präzise wiederholen, um Veränderungen in überwachten Gebieten zu erkennen.
Für die Zukunft der Drohnen sieht „h-aero“ sehr vielfältige Möglichkeiten. Etwa ließen sich die Drohnen in Krisengebieten einsetzen, um eine Kommunikation über Mobilfunkrouter wiederherzustellen.
