Miks on pooljuhtakud droonide mängumuutus?

Ärge saage minust valesti aru – liitiumioon on olnud droonide tööhobune. See muutis kohmakad hobikomplektid tööriistadeks, millega saab tarnida ravimeid või skaneerida talupõlde. Kuid pärast viimase aasta jooksul kümnete droonioperaatoritega rääkimist olen kuulnud samu pettumusi korduvalt. Minnesotas asuv kohaletoimetamismeeskond pidi mullu jaanuaris oma laevastiku maandama, kuna -10 °F temperatuur suutis liitiumioonlaenguid 12 minutiga. Texase apteegi drooniteenistusel oli lähedal kõne, kui kooli lähedal aku lennu ajal üle kuumenes. Ja peaaegu kõik kurdavad lennuaegade üle: max 20-30 minutit, mis tähendab, et 4-miiline edasi-tagasi reis surub seda edasi. Selleks, et droonide tarnimine jõuaks „pilootprojektidest“ kaugemale ja igapäevaellu, vajame akut, mis ei tee võtteid.

Sisestagetahkispatareid. See pole lihtsalt "parem aku" – see on droonide toiteallika täielik lähtestamine. Suur nihe? Vedela elektrolüüdi asemel, mis muudab liitiumioonid tuleohtlikuks ja ilmastikutundlikuks, kasutab tahke olek tihedat tahket südamikku (mõelge keraamilisele või tugevdatud polümeerile). See on nagu lekkiva plastmassist veepudeli vahetamine roostevabast terasest termose vastu: tugevam, lekkevaba ja kaosega toimetulemiseks loodud. Ja drooni kohaletoimetamiseks? See väike muudatus avab võimalused, millest oleme seni vaid rääkinud.

Alustame kõige ilmsemast võidust: lennuaeg. Selle aasta alguses töötasin pitsaketi testimisegatahkispatareidnende kohaletoimetamise droonidel. Nende vanad liitiumseaded suutsid ühe pitsakarpi kandes lennata 3 miili edasi-tagasi, enne kui vajasid laadimist. Tahkis-olekuga? Nad saavutasid 8 miili – piisav, et katta veel kolm linnaosa ühe drooni kohta – ja lisasid teise kasti ilma lõikeulatuseta. See pole lihtsalt "rohkem aega õhus"; see on erinevus droonide tarnimise uudsuse ja nende äri kasumliku osa vahel. Väikeste operaatorite jaoks, kas kahekordistada oma tarnetsooni ilma rohkem droone ostmata? See on alumine võit, mida te ei saa ignoreerida.

Ohutus on veel üks vaieldamatu. Möödunud suvel tabas Floridas meditsiinitarvikuid tarniv klient hirmu: liitiumioonaku hakkas lennu keskel suitsema, sundides piloodi maanduma tühjale krundile. Nad läksid üle tahkis-prototüüpidele ja sellest ajast peale? Ei mingit ülekuumenemist ega lekkeid – isegi siis, kui droon jäi äikesetormi kätte ja paiskus rohtu. Ebameeldivate tänavate, koolide või haiglate kohal lendavate droonide puhul ei ole see meelerahu lihtsalt tore – selleks on vaja regulatiivset heakskiitu. Liitiumioonide tuleohtlik vedelik on alati olnud regulaatorite jaoks punane lipp; tahkis välistab selle riski täielikult.

Siis on ilm – liitiumioonide jõudluse vaikne tapja. See Minnesota klient, mida mainisin? Möödunud talvel katsetasid nad tahkisakusid ja järsku lendasid nende droonid 40 minutit külmakraadides – piisavalt, et läbida kogu marsruut ilma tagasi pööramata. Arizona osariigis leidis toidukaupade kohaletoimetamise teenus, et pooljuhtakud hoiavad 100 °F kuumuses 90% laetust, samas kui liitiumioonakude laetus on 60%. Selleks, et droonide kohaletoimetamine töötaks üleriigiliselt, ei saa teil olla süsteemi, mis lülitub välja, kui ilm muutub äärmuslikuks. Tahkis olek annab lõpuks operaatoritele selle järjepidevuse.

See pole ka ainult teooria. Suured akumängijad muudavad prototüübid tööriistadeks, mida tarnemeeskonnad saavad tegelikult kasutada. CATL – Hiina akude hiiglane, mis toidab pooli maailma elektriautosid – tõi selle aasta alguses välja kondenseeritud tahkisaku, mille võimsus jõudis 500 Wh/kg. Tõlgime selle droonioperaatorite jaoks: tavalise liitiumioonaku võimsus on 250 Wh/kg, mis annab teile 30 minutit lendu. 500 Wh/kg juures? Näete 1,5-tunnist lennuaega. Kujutage ette drooni, mis suudab ühe reisiga pakke tervele väikelinnale toimetada, laadida 45 minutiga (ka tahkis laadib palju kiiremini) ja suunduda uuesti välja. CATL katsetab neid juba Hiina droonifirmadega ja varajane tagasiside on tohutu – üks operaator vähendas oma igapäevaseid laadimisaegu kaheksalt kolmele.

Olgem nüüd tõelised – tõkkeid on ikka veel. Praegu maksavad tahkisakud 2–3 korda rohkem kui liitiumioonakud. Kuid see on uue tehnoloogiaga kursis – pidage meeles, kui elektriautode akud maksid \(1000 kWh? Nüüd on need alla \)150. CATL ütleb, et nende 500 Wh/kg aku ühtib 2026. aastaks tipptasemel liitiumioonhindadega ning QuantumScape sihib tootmist suurendades sarnaseid kulude kärpeid. Tootmismastaap on veel üks väljakutse – praegu valmistatakse enamikku tahkisakusid väikeste partiidena. Kuid kuna rohkem droonifirmasid esitab tellimusi, muutub see kiiresti.

Siin on droonide tarnimise alumine rida: aku pudelikael on lõpuks murdumas. Järgmise 3–5 aasta jooksul muutub tahkis olek „tore-to-have”-st „must-have” iga operaatori jaoks, kes soovib konkureerida. Meeskonnad, kes võtavad selle tehnoloogia varakult kasutusele? Just nemad tarnivad pakke kiiremini, katavad rohkem maad ja võidavad kliente – samal ajal kui konkurendid jäävad liitiumioonmängudele järele.

Investoritele on see võimalus siseneda sektorisse, mis hakkab plahvatuslikult kasvama. Tarbijate jaoks tähendab see kiiremaid tarneid, usaldusväärsemat teenindust ja madalamaid kulusid. Ja meile – inimestele, kes ehitavad tarnete tulevikku – tähendab see lõpuks seda, et droonitehnoloogia vastab reklaamile.

Liitiumioon viis meid siia. Aga tahkis? See võtab drooni kohaletoimetamise sinna, kuhu oleme alati tahtnud.