¿Cuál es la viabilidad de los drones con energía solar?

Tomemos el MQ-9 como ejemplo...

El MQ-9 está propulsado por un motor Honeywell TPE331-10GD de 900 HP. Para generar 900 HP, se necesitarán 2100 kVA (suponiendo un motor eléctrico de CA trifásico). 2100 kVA es alrededor de 1680 kW. Eso es 1,68 millones de vatios .

Ahora, el sol entrega (si pudiera obtener el 100% de la energía enviada a la Tierra) alrededor de 4,8 kW por metro cuadrado (depende de la latitud, que puede oscilar entre 6 kW y menos de 1 kW). Esto significaría que necesita alrededor de 350 metros cuadrados de paneles solares 100% eficientes.

El problema es que el "récord mundial" actual de eficiencia solar es del 46 %, redondeemos al 50 % para facilitar las matemáticas. Así que tenemos que duplicar nuestra área de paneles solares a 700 metros cuadrados.

Ahora, la envergadura de un MQ-9 es de 66 pies (unos 20 metros) y una longitud de 36 pies (11 metros). Si el MQ-9 tuviera forma de caja, tendría una superficie de 220 metros cuadrados. Supongamos que el 20% de eso es un área de superficie real "mirando hacia arriba", por lo que en realidad, si cubriera el MQ-9 con los paneles solares más eficientes del mundo, solo generaría (220 * .2 * (4.8 * . 46)) alrededor de 97kW o alrededor del 6% de la potencia realmente requerida para hacer funcionar la aeronave.

Esto también supone que el peso adicional de las baterías/cableado/controladores de carga no hace que la aeronave sea más pesada ni requiera una planta de energía más grande, y suponiendo que el motor trifásico de 2100 kVA tiene el mismo peso que el TPE331-10GD.

Esto empeora aún más para los helicópteros cuádruples porque simplemente no tienen el área de superficie y no se benefician de la sustentación aerodinámica para reducir la cantidad de potencia requerida para volar.

Fuentes:
USAF MQ-9 Facts
Wikipedia Eficiencia de las células solares

Vea los drones con energía solar utilizados para brindar cobertura celular en Puerto Rico

https://www.npr.org/sections/thetwo-way/2017/11/17/564879549/faa-approves-drone-as-cell-phone-tower-in-the-sky-for-puerto-rico

Los paneles solares estaban en tierra y el dron estaba atado en su lugar. Parece un gran compromiso: mantenga las cosas pesadas en el suelo, pero levante la antena / electrónica en el aire para la línea de visión y el alcance.

Los drones de energía solar que vuelan libremente son aparentemente bastante factibles según este artículo https://www.iflscience.com/technology/solar-powered-drone-could-fly-nonstop-five-years/

Titan Aerospace está desarrollando actualmente un dron llamado Solara 50 que está siendo aclamado como un "satélite atmosférico" y tiene mucho que ofrecer en términos de recopilación de datos científicos. El dron volará a una altitud de más de 19.000 metros (65.000 pies) donde hay poco tráfico aéreo y por encima de la mayoría de las condiciones meteorológicas que podrían impedir su viaje. Volar a esa altura también le dará acceso sin obstáculos al sol, que alimentará las 3.000 células solares que cubren sus alas de 50 metros de largo (164 pies). Las células solares también cargarán las baterías de iones de litio almacenadas dentro del ala para que pueda volar de noche, lo que significa que este dron puede volar ininterrumpidamente hasta por 5 años y producir cero emisiones.

El cuerpo del dron es de fibra de carbono duradera y el motor eléctrico de 5 kilovatios permitirá que la aeronave navegue a unos 96 km/h (60 mph). Aunque el avión en sí pesa solo 160 kg (350 lbs), podrá transportar 32 kg (70 lbs) de carga útil hasta la estratosfera.

Solara 50 es completamente autónomo; capaz de despegar, navegar y aterrizar por sí mismo. Funcionará de la misma manera que un satélite, aunque su lanzamiento costará mucho menos. Desde el aire, podría rastrear tormentas en desarrollo, vida silvestre migratoria, patrones de vegetación y también tendría capacidades de comunicación de datos; una característica que ha llamado la atención del gigante de las redes sociales, Facebook.