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Umweltschutz goes High-Tech - Die Solar-Drohne von Leo, Daniel und Patrick


von SimonL
07.10.2016
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Titelfoto: v.l. Patrick, Daniel, Leo und Herr Peel (DBU)

2.10.2016, München/Kiel - Direkt am Strand von Prerow sitze ich im Moment in meinem Zelt und schreibe diesen Artikel. Draußen ist es stockdunkel und ein erster Vorbote der Herbststürme zerrt an den Zeltwänden. Es gibt weder Steckdose noch Mobilfunkempfang, doch all das kümmert mich nicht. Der Akku meines Laptops hält Tage durch und so kann ich ganz entspannt inmitten dieser inspirierenden Umgebung schreiben. Gestern noch habe ich mich von Kiel aus mit Leo über das Projekt unterhalten, das er zusammen mit Daniel und Patrick beim 2°Changemaker 2016 gestartet hat. Leo war zu dem Zeitpunkt zwar gerade in München, doch dank Videotelefonie konnte das Interview trotzdem stattfinden. Moderne Technologien sind in unserem Alltag längst etabliert und wir verwenden sie ganz selbstverständlich. Das Projekt von Leo und seinem Team zielt darauf ab, Hightech auch vermehrt im Engagement für die Umwelt einzusetzen, denn sie konstruieren eine solarbetriebene Drohne. Auf der Präsentation der 2°Changemaker-Projekte im September in Berlin, merkte Herr Eberhard Brandes (Geschäftsführender Vorstand des WWF Deutschland) an, dass Quadrocopter schon heute im Naturschutz eingesetzt werden. Der WWF habe an Ranger in Tansania solche Geräte übergeben, mit denen nun Wilderer aufgespürt würden. Die Idee einer solarbetrieben Drohne hege insofern großes Potential, als dass die größere Reichweite die Überwachung größerer Gegenden ermögliche. Auch der Zustand der Regenwälder ließe sich mit so einer Drohne besser überwachen, ergänzt Leo in unserem Interview.

Foto: Eberhard Brandes

Aber zur ersten Frage:
Leo, was unterscheidet eure Konstruktion von bereits vorhandenen Drohnen auf dem Markt?
Unsere Drohne wird zusätzlich zu einem Lithium-Polymer-Akku durch Solarzellen auf der Tragfläche des Seglers mit Strom versorgt. Er wird auf diese Weise deutlich länger in der Luft bleiben können. Eine solche Technologie gibt es noch nicht auf dem Markt, allerdings gibt es ähnliche private Projekte.
Ursprünglich wolltet ihr einen solarbetriebenen Quadrocopter bauen. Weshalb seid ihr davon abgekommen?
Hauptgrund für diese Entscheidung war die höhere Leistungsaufnahme von Quadrocoptern. Nach den ersten groben Berechnungen war uns bereits klar, dass solch ein solarbetriebener Quadrocopter an der Grenze des Machbaren läge. Er müsste so leicht sein, dass er keine Last mehr tragen könnte, sehr instabil wäre und noch dazu langsam. Aus diesem Grund haben wir uns für den Gleiter entschieden. Eine solche Konstruktion muss zwar gegenüber eines Quadrocopters an Agilität einbüßen, dafür kann sie aber mehr Last tragen und das bei deutlich geringerer Leistungsaufnahme.
Was waren die Ansprüche an eure Drohne?
Über unsere Patin Aurélie vom WWF haben wir erfahren, was sie an den bisherigen Drohnen vermisst. Aurelie hat für den WWF schon an vielen Orten der Welt Fotos und Videos mit Drohnen aufgenommen. Da sie und ihr Team dazu weite Strecken reisen müssen, auch in entlegenere Gebiete, steht für sie die Transportfähigkeit an erster Stelle. Die Drohne sollte also bspw. faltbar und einfach im Auf- und Abbau sein.
Unsere Konstruktion kommt diesen Anforderungen nach. Wir haben sogar eigene Steckverbindungen mittels eines 3D-Druckers produziert. Die sorgen dafür, dass die Drohne schnell zusammengebaut ist.
Wie funktioniert die Kommunikation in entlegenen Gebieten?
Viele Länder, die kein Festnetz für die Telekommunikation aufgebaut haben, bieten ein oft sehr gut ausgebautes Mobilfunknetz, das sich für eine Kommunikation mit der Drohne eignen würde. Um in wirklich entlegene Gegenden vorzudringen, benötigen wir dennoch ein eigenes Funkmodul.

Foto: Bei der Demonstration ihres "Mock-Ups" wurde deutlich, wie professionell das Team arbeitet.


Wird die Drohne autonom fliegen können?
Geplant ist diese Funktion auf jeden Fall. Wir wollen Funktionen entwickeln, mit denen die Drohne eine per GPS „abgesteckte“ Route entlang fliegen kann. Außerdem soll sie von allein zu ihrem Startpunkt zurückkehren können.
Was für „High-Tech“ habt ihr schon verbaut, was kommt noch dazu?
Für das autonome Fliegen benötigt die Drohne viele Sensoren, die wir zwar schon bestellt, aber noch nicht verbaut haben. Dazu zählen zum Beispiel Sensoren, um GPS-Signale zu empfangen, Neigung, Beschleunigung oder sogar das Magnetfeld der Erde zu messen. Oft greifen wir dabei nicht auf fertige Komponenten zurück, sondern programmieren Bauteile auch selbst.
Zahlen und Fakten, was sind die Eckdaten eurer Drohne?
Unsere Drohne hat eine Spannweite von ca. 1,4 Metern und der Elektromotor liefert eine maximale Leistung von 240 Watt. Auf einer Segelfläche von ca. 0,5 Quadratmetern stellen Photovoltaikzellen mit einem Wirkungsgrad von 18% eine Spitzenleistung von 80 Watt bereit.
Die Verstrebungen, die die Stabilität gewährleisten, sind aus Carbon. Dadurch wird die Drohne zwar um einiges teurer, aber sie ist auch leichter und steifer als wenn man Balsaholz oder Styropor verwenden würde.
Euer Team besteht aus zwei Physikern und einem Informatiker. Versteigt ihr euch oft in komplizierte Berechnungen?
Das nicht, aber wir führen teilweise sehr lange Diskussionen und gehen nächste Schritte ausführlich in der Theorie durch. Das führt zwar nicht unbedingt zu schnellen Ergebnissen, dafür eignen wir uns dabei sehr viel Wissen rund um das Thema an.
Bleibt eure Drohne ein „Low-Budget“-Projekt?
Jedenfalls nicht, wenn man die Arbeitsstunden mit einrechnet! (lacht) Bislang haben wir 450€ für das Material ausgegeben, wobei allerdings auch manchmal etwas kaputt geht während des Testens.
Und woher bekommt ihr dieses Geld?
Wir zahlen alles selbst. Ich habe einen Job als Hilfswissenschaftler an meiner Uni. Das Geld, das ich dort verdiene, kann ich dann auch noch in das Projekt stecken. Wir werden aber beispielsweise von einem unserer Kommilitonen unterstützt. Er besitzt einen 3D-Drucker und hat sogar schon einmal in einer Nachtschicht für uns ein wichtiges Teil gefertigt. Den 3D-Drucker wollen wir in Zukunft noch häufiger verwenden, besonders wenn es darum geht, noch mehr Gewicht einzusparen.

Foto: Aufmerksamkeit garantiert - Die Drohne ist ein Publikumsmagnet

Was sind die nächsten Schritte, die anstehen?
Wir wollen die Konstruktion soweit verbessern, dass die Drohne sicher fliegen kann. Anschließend wollen wir die durchschnittliche Leistungsaufnahme auf 80 Watt senken, damit die Solarzellen diesen Verbrauch decken.
Sucht ihr noch Menschen, die euch bei speziellen Fragestellungen helfen?
Ja, aktuell suchen wir jemanden, der uns bei der Wahl eines geeigneten Flügelprofils hilft, also jemand aus dem Bereich der Aerodynamik oder dem Flugzeugbau.

Selbstverständlich lief, wie bei allen 2°Changemaker-Projekten nicht alles reibungslos ab. Während der Tests sind Materialien beschädigt worden und die ersten Flugversuche enttäuschten das Team. Mittlerweile sind sie aber auf einem sehr guten Weg und es kam mir so vor, als säßen sie in den Startlöchern und warteten nur darauf, ihre neuen Ideen in der aktuellen Bauphase umzusetzen. Eines steht sicherlich fest: Mit der Drohne von Leo, Daniel und Patrick wird der Umweltschutz wieder ein ganzes Stück weiter in den Bereich der modernen Technologien vordringen. Ich wünsche ihnen bei ihrem Projekt weiterhin viel Erfolg und freue mich auf die Vorstellung des aktuellen Status des Projektes im Februar 2017.
Bis zu dem Zeitpunkt des Interviews war das Team zu dritt, Patrick ist jedoch vor Kurzem ausgestiegen. Seine Teamkollegen bedanken sich für seine Mithilfe und wünschen ihm ebenfalls alles Gute.

 

Fotos: Arnold Morascher/WWF

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Kommentare (3)
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13.11.2016
GreenLulu hat geschrieben:
Das Changemaker-Projekt ist wirklich spannend. Ich kann mir vorstellen, dass das technisch alles sehr schwierig ist. Drohnen können ja echt für bedeutende Aufgaben eingesetzt werden. Außerdem finde ich es auch wichtig, die Anwendungsmöglichkeiten der Solarenergie weiter auszubauen. Super, dass die Drei dabei so vorangekommen sind. Für ihre Konstruktion können sie ja direkt ein Patent anmelden. ;) Ich bin gespannt zu hören, wie es mit dem tollen Projekt weitergeht.
09.10.2016
Squirrel hat geschrieben:
Wahnsinn, wie durchdacht bereits jetzt alles ist. Es wäre so klasse, wenn solche Drohnen bald alltäglich für den Naturschutz genutzt werden könnten.
07.10.2016
LeaGigou hat geschrieben:
Ein sehr sehr interessantes Projekt!
Toll, was die drei schon alles geschafft haben :)
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