Les drones électriques sont propres, pratiques, légers et ont trouvé des utilisations commerciales et personnelles apparemment infinies, mais même les meilleurs d’entre eux ne peuvent pas voler plus de 45 minutes avant d’avoir besoin d’être rechargés. Alors pourquoi ne pas utiliser un moteur à essence à la place ?
Table des matières
- Les drones électriques manquent de densité énergétique
- Les drones à essence dans le monde réel
- Les drones à gaz ont leurs propres problèmes
- Les drones à pile à combustible pourraient être le meilleur des deux mondes
- Les batteries de nouvelle génération arrivent
Les drones électriques manquent de densité énergétique
Les batteries lithium-ion sont les batteries commerciales les plus denses en énergie qui existent. Grâce à leur capacité à restituer l’énergie dans un espace réduit, nous disposons d’ordinateurs portables, de smartphones et d’autres appareils qui peuvent durer des heures, voire des jours dans certains cas, tout en offrant des niveaux de performance élevés. L’autonomie des voitures électriques n’a cessé d’augmenter jusqu’à devenir pratique pour presque toutes les utilisations quotidiennes.
Pourtant, les batteries lithium-ion ont une densité énergétique 100 fois inférieure à celle de l’essence ! Ainsi, au lieu d’avoir assez d’énergie pour 30 minutes de vol, vous en auriez assez pour 50 heures de vol ! Cela ne tient pas compte du poids supplémentaire du moteur, mais même dans ce cas, l’augmentation de l’endurance de vol est considérable.
Les drones à essence dans le monde réel
La plupart des drones à essence sont toujours électriques, mais l’énergie électrique provient d’un moteur à essence. Il existe des drones qui utilisent de l’essence standard, et d’autres qui utilisent de la « nitro », un carburant à base de méthanol, courant dans le monde des avions, voitures et hélicoptères RC. Dans tous les cas, l’énergie est stockée sous forme de carburant liquide, puis convertie en énergie électrique pour entraîner les rotors du drone.
Il existe des drones fonctionnant au gaz qui entraînent leurs rotors directement à partir de leur moteur, en utilisant un système d’entraînement complexe. Le Nitro Stingray 500 fonctionne de cette façon, et il est également remarquable pour être un drone à « pas collectif », avec chaque rotor capable d’un réglage indépendant du pas. La plupart des drones multirotors ont des rotors à pas fixe.
Le Stingray peut effectuer des manœuvres de vol complexes en « 3D » grâce à la combinaison d’une poussée puissante et de cette solution de contrôle du pas collectif.
Nous avons ensuite le drone hybride Hybrix, qui a établi un record mondial de vol de 10h14m.
Le drone que vous pouvez acheter peut fonctionner jusqu’à quatre heures, avec une masse maximale au décollage (MTOW) de 25 kg (environ 55lbs). Avec des drones de ce type, vous pouvez les ravitailler en carburant en quelques minutes, voler pendant des heures et accomplir des missions qui sont tout simplement impossibles avec des drones fonctionnant sur batterie.
Les drones à gaz ont leurs propres problèmes
Il y a une raison pour laquelle nous n’utilisons pas simplement de l’essence pour alimenter nos drones. Les moteurs à combustion interne nécessitent beaucoup d’entretien ; ils sont sales, complexes, coûteux et beaucoup plus susceptibles de tomber en panne qu’un drone entièrement électrique. Ils sont donc loin d’être des produits de consommation idéaux. Un drone alimenté par batterie ressemble plus à un smartphone qu’à un avion RC, et la plupart des utilisateurs n’ont pas besoin de plus que les 30 minutes de vol typiques des drones modernes.
Les drones à pile à combustible pourraient être le meilleur des deux mondes
Les drones à pile à hydrogène pourraient être un bon moyen terme entre les drones à essence et les drones à batterie. L’hydrogène a une densité énergétique trois fois supérieure à celle de l’essence et peut être converti en électricité à l’aide d’une pile à combustible sans la complexité d’un moteur à combustion interne. Les piles à combustible n’ont pas d’échappement polluant, peuvent être ravitaillées aussi facilement que l’essence et offrent des heures de vol tout en étant plus légères qu’un système à essence. Le gros inconvénient est que la technologie des piles à combustible est coûteuse, alors que l’énergie à essence est bien comprise et relativement bon marché.
Le premier drone commercial à pile à combustible ressemblait le plus à l’Hydrone 1800, sorti en 2016. Les drones à pile à hydrogène pourraient avoir un bel avenir, et des entreprises comme Doosan et Intelligent Energy fabriquent des piles à combustible spécifiquement pour les drones. Les ordinateurs portables à pile à combustible n’auront peut-être jamais décollé auprès du public, mais nous pouvons voir les drones alimentés par cette technologie prendre pied dans diverses industries.
Les batteries de nouvelle génération arrivent
Le développement de drones alimentés par des batteries n’a pas connu de pause pendant toute cette recherche sur les énergies alternatives sur le marché des drones. Les durées de vol se rapprochent régulièrement du seuil magique d’une heure pour les drones grand public. Des moteurs plus efficaces et de meilleurs logiciels expliquent en partie cette évolution, mais la technologie des batteries s’améliore également.
Les batteries au graphène sont désormais disponibles à la vente pour les consommateurs ordinaires. Vous pouvez acheter des banques d’alimentation infusées au graphène qui se rechargent beaucoup plus rapidement, ont des capacités plus élevées et ne s’usent pas aussi vite. Un jour, nous aurons probablement des batteries à l’état solide ou des supercondensateurs avancés qui se chargeront en quelques secondes, auront une capacité beaucoup plus grande et ne s’useront pratiquement jamais.
Début 2021, la première batterie de drone en graphène disponible dans le commerce a été annoncée. Offrant 600Wh dans un emballage de 22lbs, avec zéro risque d’incendie et une augmentation massive de la plage de température de fonctionnement par rapport aux batteries lithium-ion, c’est un avant-goût excitant des choses à venir.