TEIL C

Elektro- und SolarfluggerÄte

2020 (D)

Transport- und Lieferdrohnen

Hier werden die aktuellen Entwicklungen dokumentiert, wobei die Fortschritte bei den Drohnen, die bereits in den letzten Jahren präsentiert worden sind, den entsprechenden Jahresübersichten angefügt werden. Über die seiteneigene Suche oben rechts kann man sie leicht finden.

Einer Studie von Thomas Kirschstein an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg zufolge, die im Januar 2020 im Fachjournal Transportation Research Part D: Transport and Environment erscheint, verbrauchen Lieferdrohnen besonders in dicht besiedelten Gegenden vergleichsweise viel Energie und ihre Reichweite wird stark von den Windbedingungen beeinflußt. Im ländlichen Bereich können sie dagegen dieselbetriebenen Lieferwagen Konkurrenz machen.

In der Arbeit mit dem Titel ‚Comparison of energy demands of drone-based and ground-based parcel delivery services‘ wird der Energieverbrauch von Drohnen mit dem von dieselbetriebenen Lieferwagen und den von Paketboten aktuell genutzten Elektro-Transportern verglichen. Dabei werden mit Hilfe einer Simulation des Großraums Berlin mehrere Szenarien durchgespielt, bei denen u.a. untersucht wird, welchen Einfluß die Paketanzahl je Stopp und die Verkehrssituation auf den Energieverbrauch haben.

Während Elektro-Transporter in einem städtischen Setting, in dem die Lieferwagen nur langsam fahren und häufig anhalten und wieder starten müssen, deutlich sparsamer sind als Diesel-Trucks und bis zu 50 % weniger Energie verbrauchen, haben bei Drohnen die Windverhältnisse einen entscheidenden Einfluß auf deren Leistungsfähigkeit. Bei Seitenwind muß mehr Energie aufgewendet werden, um den Kurs zu halten, Rückenwind kann sich dagegen positiv auf den Energieverbrauch auswirken.

Im Durchschnitt verbrauchen die Drohnen in der Simulation bis zu zehn Mal so viel Energie wie die Elektro-Lieferwagen, da Paketboten beispielsweise anhalten und mehrere Pakete zu Fuß ausliefern können, was für Drohnen nicht möglich ist, die immer nur ein Paket zustellen können. Außerdem verbrauchen sie viel Energie im Schwebeflug, wenn sie zum Beispiel ein Paket abliefern wollen und vor der Tür des Empfängers warten müssen.

Auf dem African Drone Forum in Ruanda Anfang 2020 präsentierten das deutsche Architekturbüro GRAFT Gesellschaft von Architekten mbH (o. GRAFT Lab architects) und die gemeinschaftliche Organisation DroneMasters GmbH, die sich primär mit Drohnenrennen befaßt, ein neues Konzept, das die schnelle und einfache Umsetzung eines dezentralen Drohnen-, Energie- und Bildungsnetzwerks ermöglichen soll.

Die Idee ist, die bestehenden Funktionen des SOLARKIOSK, der ausführlich im Kapitelteil Entwicklung der photovoltaischen Nutzung 2011 beschrieben ist, mit einer Drohneninfrastruktur zu verbinden, um die ländliche Konnektivität in Afrika zu erhöhen. Es scheint bislang aber zu keiner Umsetzung gekommen zu sein.

Das von Bobby Healy im Jahr 2018 gegründete Start-Up Manna Drone Delivery (o. Manna Aero) mit Hauptsitz in Dublin, Irland, schließt eine Vereinbarung mit Just Eat und Unilever, um im März 2020 mit der Auslieferung von Ben and Jerry’s-Eis an die 30.000 Studenten des University College Dublin zu beginnen – was aufgrund der Verbreitung des Coronavirus jedoch schon im Vorfeld gestoppt wird.

Das Unternehmen beschließt stattdessen, die Drohnen für gemeinnützige Zwecke einzusetzen, wie die Auslieferung von verschreibungspflichtigen Medikamenten und Lebensmitteln, weshalb umgehend Gespräche mit der irischen Gesundheitsbehörde Health Service Executive (HSE) aufgenommen werden. Diese stuft Manna als ‚wesentlichen Dienst‘ ein, und für den ersten Test wird das Dorf Moneygall mit rund 1.000 Einwohnern und einem sehr zentral gelegenen Lebensmittelgeschäft gewählt.

Im Zuge des mehrwöchigen Versuchs führt eine der Manna-Drohnen täglich zwischen 20 und 50 Lieferungen mit einem maximalen Transportgewicht von 4 kg durch. Auch bei diesem Drohnenmodell werden die Bestellungen über ein Seil herabgelassen, einem biologisch abbaubaren Leinenfaden, während Drohne selbst 15 m über dem Boden schwebt. Rechnische Details der Drohne gibt es kaum, bekannt ist nur, daß sie in einer Höhe von 80 m und mit einer Geschwindigkeit von über 80 km/h fliegen und damit ihre Fracht in einer Entfernung von 2 km innerhalb von 3 Minuten ausliefern kann.

Im März 2021 wird eine Kooperation mit der Samsung Electronics Ireland vereinbart, der in Irland künftig seine neusten Geräte der Galaxy-Serie per Drohne ausliefern will. Hierzu wird in Oranmore, an der Westküste Irlands, ein Pilotprojekt gestartet, um den Kunden die Lieferungen von einem naheliegenden Versandzentrum aus innerhalb von drei Minuten zuzustellen. Laut Manna können mit einer von einem Piloten gesteuerten Drohne täglich etwa 100 Lieferungen durchgeführt werden.

Ganz neu ist der Lieferdienst in Oranmore jedoch nicht, denn der Lebensmittelhändler Tesco bietet hier gemeinsam mit Manna bereits seit September 2020 die Auslieferung von Lebensmitteln per Drohne an. Weitere ortsansässige Händler haben sich dem angeschlossen. Neben Essenslieferungen von Restaurants werden auch Bücher und Medikamente per Drohne ausgeliefert.

Im April kann Manna in einer Serie-A-Finanzierungsrunde unter der Leitung von Draper Esprit Finanzmittel in Höhe von 25 Mio. $ einnehmen. Weitere Investoren sind u.a. Team Europe, Partner von DST Global, sowie die Altinvestoren Dynamo Ventures, Atlantic Bridge und Elkstone, die sich im Zuge von zwei Seed-Finanzierungen 2019 schon mit 5,2 Mio. $ beteiligt hatten.

Zeitgleich wird in Galway an der Westküste Irlands ein Pilotversuch mit 50 – 100 Lieferungen pro Tag durchgeführt. Hier hat Manna eine Drohnenstartplattform auf dem Dach eines Tesco eingerichtet und liefert mit Partnern wie der thailändischen Restaurantkette Camile Lebensmittel und Getränke aus.

Der Firma zufolge beträgt die durchschnittliche Zeit für eine Drohnenlieferung ab dem Start drei Minuten, wobei die Drohnen mit einer Geschwindigkeit von 80 km/h in einer Höhe von 50 – 80 m fliegen. Ausliefert wird auch nachts und sogar bei schlechtem Wetter, obwohl der Energieaufwand dafür größer ist und die Gesamtzahl der Flüge, die eine Drohne unter diesen Umständen machen kann, geringer ist.

Im Mai 2021 erhält Manna von der EU-Luftfahrtbehörde die Genehmigung für den Betrieb von Drohnenlieferdiensten in der EU. Die Firma will ihren Service aber auch schon im zweiten Quartal 2021 in den USA einführen. Eine breite Einführung auf der ganzen Welt ist dann in den nächsten 18 Monaten geplant.

Im August 2022 wird dies allerdings korrigiert und gesagt, daß die Ausdehnung auf die USA „voraussichtlich noch in diesem Jahr“ erfolgen soll, während die gesamte Europäische Union ab 2023 ins Auge gefaßt wird. Derweil hat Manna den Drohnenservice auch in der Stadt Balbriggan im Großraum Dublin eingeführt, wo derzeit etwa 100 Lieferungen pro Tag vorgenommen werden, was bis Ende dieses Jahres auf etwa 200 Flüge pro Tag gesteigert werden soll.

Das deutsche Startup Phoenix-Wings GmbH (PI) gehört zu den bedauernswerten Firmen, die anscheinend ihre Muttersprache verlernt haben und sich auf ihrer Homepage nur noch in Englisch ausdrücken können – und dies, obwohl die 2018 gegründete Firma im bayerischen Ismaning sitzt, wo man solch ein Verhalten sicherlich auch nicht gutheißt.

Der von der Firma entwickelte Nurflügler Manta Ray, eine vollelektrische VTOL-Drohne, ist 1,9 m lang, hat eine Flügelspannweite von 3,5 m, wiegt 25 kg und kann 10 kg Fracht tragen. Er fliegt entweder autonom oder per BVLOS-Fernsteuerung mit einer Geschwindigkeit von 80 – 100 km/h und hat – je nach Zuladung und anderen Variablen – eine Reichweite von 40 – 120 km. Bei voller Zuladung beträgt die Reichweite 55 km.

Der Manta Ray macht 2019 seinen Jungfernflug, und nun – im Mai 2020 – gewinnt das Design der Drohne bei der Lake Kivu Challenge in Kigali, Ruanda, die im Februar stattgefunden hat, den Sonderpreis für Innovation. Außerdem belegt das Fluggerät den ersten Platz im Teilwettbewerb ‚Sample Pick-up Competition‘, bei dem es darum geht, 20 km über offenes Wasser zu fliegen, um Pakete von bestimmten Orten auf einer Insel im See abzuholen und sie dann an eine Basis am Ufer zu liefern. Das Gemeinsame Preisgeld für beide Plätze beträgt 75.000 £.

Der Wettbewerb findet im Rahmen des Afrikanischen Drohnenforums statt, einer Konferenz zur Erforschung des Einsatzes von Drohnen in zivilen Anwendungen auf dem Kontinent. Von den 92 Gruppen aus 35 Ländern, die sich für die Teilnahme beworben hatten, waren zehn für den Drohnenwettbewerb ausgewählt worden. Den Teilwettbewerb zum Thema Notauslieferung gewinnt übrigens das ebenfalls deutsche Unternehmen Wingcopter, das in der Jahresübersicht 2018 ausführlich vorgestellt wurde, während das koreanische Unternehmen Hojung Solutions den Teilwettbewerb zum Thema Auffinden und Zugänglichkeit gewinnt.

Im Jahr 2021 erfolgt der Demonstrationsbetrieb eines Lufttransports mit der PWOne, einer kleinen VTOL-Drohne, die 0,5 kg mit durchschnittlich 60 km/h über eine Strecke von 20 km transportieren kann und als ‚persönliches Frachtflugzeug‘ vermarktet wird. Daneben ist die Firma Phoenix-Wings in das Projekt RauMoLes (Raumbezogene Modellierung zur Lärmreduktion elektrischer Senkrechtstarter) involviert, bei dem gemeinsam mit den Projektpartnern Prof. Schaller UmweltConsult GmbH (PSU) und dem Institut für Flugzeugbau der Technischen Universität München Erkenntnisse über das Lärmverhalten von VTOL-Drohnen gewonnen werden sollen.

Ebenfalls im Mai berichten die Fachblogs, daß angesichts gestiegener Zustellkosten, vor allem in ländlichen Regionen, einige Medienhäuser in Deutschland die Auslieferung von gedruckten Zeitungen per Drohne ausloten.

Neben einem kommunalen, vom Bund geförderten Testprojekt in Ostthüringen, an dem auch die Funke- und die Madsack-Mediengruppen als Partner beteiligt sind, plant aktuell auch der Heinen-Verlag einen Praxistest im Raum Köln. Erleichtert wird dies durch einen Beschluß des Bundestages vom vergangenen November, daß der Staat in die Förderung speziell der Zustellung von Tageszeitungen und Anzeigenblätter einsteigt – wofür ab diesem Jahr, und befristet auf fünf Jahre, eine Fördersumme von 40 Mio. € vorgesehen ist.

Ein genaues Konzept, wie das Geld an die Verlage verteilt werden soll, ist aber noch nicht bekannt. Die Mittel sollen freigegeben werden, sobald das Bundesministerium für Arbeit und Soziales (BMAS) ein detailliertes Förderkonzept vorlegt.

Mitte Mai 2020 stellt Bundesverkehrsminister Andreas Scheuer in Berlin den Aktionsplan der Bundesregierung für ‚unbemannte Luftfahrtsysteme und innovative Luftfahrtkonzepte‘ mitsamt dem entsprechenden Rechtsrahmen vor. Ein Versand von Paketen per Drohnen  könne Scheuer zufolge schon in drei Jahren möglich sein – der bei der Vorstellung im Garten des Ministeriums werbewirksam eine Drohne fliegen läßt, die eine medizinische Luftfracht befördert.

Der Aktionsplan, der sich auch auf bemannte Drohnen und Lufttaxis bezieht, kann von der Homepage des Ministeriums abgerufen werden.

Im Juni weisen Forscher der Stanford University in einer Präsentation während der IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA) darauf hin, daß die Reichweite von Drohnen teilweise vervierfacht werden könnte, wenn diese als blinde Passagiere auf Bussen mitfahren würden.

Das Team rund um Mykel Kochenderfer und Marco Pavone hatte ein Computermodel erzeugt, in dem Drohnen in San Francisco und Washington, DC Pakete ausliefern. In dieses Modell werden  auch die existierenden Busnetzwerke implementiert. Anschließend lassen die Forscher 200 virtuelle Drohnen bis zu 5.000 Pakete ausliefern. Dabei startetejedes der Fluggeräte aus einem Depot, wo es mit einem Paket beladen worden war. Liegt das Ziel innerhalb der Reichweite der Batterie, begibt sich die Drohne direkt zu der Adresse, andernfalls fliegt sie eine Bushaltestelle an und landet dort auf einem Bus, der sie einen Teil der Strecke mitnimmt. Sobald das Ziel in Reichweite ist, hebt die Drohne von dem Busdach ab und fliegt den Rest der Strecke alleine.

Da das Modell mehr als ein Depot pro Stadt enthält, kann die Drohne anschließend entweder zu ihrem Ursprungsort zurückkehren oder ein anderes Depot anfliegen um ein weiteres Paket aufzunehmen. Das System ist zusätzlich darauf ausgelegt, die einzelnen Lieferungen so kurz wie möglich zu gestalten. Im Resultat liegt die längste Lieferzeit in San Francisco unter einer Stunde, während es in Washington etwas weniger als zwei Stunden sind. Mit dem Bus-Trick kann die Reichweite der Drohnen effektiv um 450 % gesteigert werden. Ob sich die Idee tatsächlich umsetzen läßt, ist noch nicht bekannt.

Ab Juli 2020 werden für einen Zeitraum von drei Jahren sechs bundesweite Projektpartner die Vernetzung, Fusion und Nutzung von Mobilitäts-, Verkehrs- und Logistikdaten untersuchen und erproben. Dabei soll in erster Linie der flexible, auf Künstlicher Intelligenz basierte Einsatz dezentral organisierter, boden- und luftgebundener autonomer Fördereinheiten analysiert werden. Zudem sollen Einheiten wie fahrerlose Transportsysteme (FTS) und Multikopter-Drohnen weiterentwickelt werden, um in unterschiedlichen Netzwerken technologische Systemgrenzen zu überwinden.

Beteiligt an dem Verbundvorhaben sind neben der Hochschule Würzburg-Schweinfurt und der Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes die Firmen Emqopter GmbH, Flexus AG, InSystems Automation GmbH – ASTI Mobile Robotics sowie Siemens AG. Das Projekt FlowPro wird im Rahmen der Förderrichtlinie Modernitätsfonds (mFUND) durch das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur mit rund 2,2 Mio. € gefördert.

Ebenfalls im Juli zeigen die Fachblogs die patentierte FIXAR 005 Drohne der 2018 von Vasily Lukashov gegründeten Firma FIXAR-AERO LLC in Lettland, ein Starrflügler-VTOL, dessen Besonderheit ist, daß seine vier Propeller/Motoren auf einem Rahmen montiert sind, der relativ zum Rest der Drohne nach vorne und hinten schwingt.

Beim Starten und Landen sitzt dieser Rahmen horizontal in einer Linie mit dem Körper des Fluggeräts, so daß es wie ein Quadrokopter funktioniert. Sobald es jedoch an der Zeit ist, als Starrflügler zu fliegen, wird das Drehmoment an den vorderen Stützen verringert und an den hinteren erhöht. Dadurch kippt der Rahmen passiv nach vorne, so daß er und die angebrachten Propeller nun senkrecht zum Rest der Drohne stehen. Infolgedessen werden nur vier Propeller benötigt, von denen auch keiner zu irgendeiner Zeit im Leerlauf ist, und es werden keine Servos benötigt, um das Fluggerät zu kippen.

Die Drohne, die von Transport Canada für den fortgeschrittenen Betrieb in diesem Land zugelassen ist, sowohl im kontrollierten als auch im unkontrollierten Luftraum und in der Nähe von Menschen, hat die Fähigkeit zum völlig autonomen Flug. Ihre maximale Flugzeit beträgt bis zu einer Stunde, die Höchstgeschwindigkeit 72 km/h und die Nutzlastkapazität 2 kg. Das Modell FIXAR 007 hat eine erhöhte Reichweite von 60 km, und die Preise beginnen bei 20.000 $.

Im April 2021 wird im Rahmen eines 1 Mio. $ schweren Vertrags mit der Firma Volatus Aerospace vereinbart, in deren Werk am Lake Simcoe Regional Airport in Oro, Ontario, mit der Herstellung von bis zu 1.200 Stück der FIXAR-Drohnen pro Jahr zu beginnen. Außerdem startet in diesem Jahr die Entwicklung einer neuen kommerziellen Drohne namens FIXAR 025 mit einer Tragfähigkeit von 10 kg.

Auch im Juli 2020 gibt die Lebensmittel-Supermarktkette Rouses Market, die 64 Filialen in den US-Bundesstaaten Louisiana, Alabama und Mississippi betreibt, bekannt, daß sie mit der Firma Deuce Drone Inc. zusammenarbeitet, um im Herbst in Mobile, Alabama, Lebensmittellieferungen per Drohne zu testen. Die Drohnen werden in der Lage sein, die Waren in weniger als 30 Minuten zu liefern. Zur Flugreichweite werden noch keine Angaben gemacht.

Die Drohne, die derzeit verwendet wird, hat eine Nutzlastkapazität von bis zu 6 kg, während längerfristig verschiedene Größen bis zu Nutzlasten über 11 kg geplant sind. Das automatisierte Logistiksystem von Deuce Drone umfaßt u.a. ein Drohnenportsystem, das den Flugapparat automatisch belädt.

Ein Mittagslieferdienst per Drohne wird im April 2021 für den Bürokomplex BB&T Financial Centre angeboten – und im November wird ein autonomer Drohnenzustelldienst mit dem Familienunternehmen Greer’s Markets in Mobile vereinbart, das 29 Supermärkte und vier Hardware-Express-Standorte betreibt.

Im August berichten die Blogs erstmals über die Avidrone 210TL der kanadischen Firma Avidrone Aerospace aus Waterloo, Ontario, die seit etwa eineinhalb Jahren im Handel erhältlich ist. Das Unternehmen  entwickelt und produziert seit 2007 unbemannte Drehflügler und Autopilot-Steuerungssysteme für Regierungs-, Verteidigungs- und kommerzielle Anwendungen. Die durchgängig automatisierten, unbemannten Luftfahrzeugsysteme reichen von kleinen Multirotoren bis hin zu großen Drehflüglern mit einem Gewicht von über 500 kg.

Die neue Avidrone 210TL unterscheidet sich beträchtlich von anderen Schwerlastdrohnen auf dem Markt, die fast alle mit 6 – 8 horizontalen Propellern ausgestattet sind, da sie nur zwei Rotoren besitzt, die dafür aber umso größer sind. Die Drohnenversion des Chinook-Schwerlasthubschraubers von Boeing besteht im Wesentlichen aus zwei unbemannten Miniaturhubschraubern, die am Heck durch einen horizontalen Ausleger miteinander verbunden sind.

Die Ladung wird an den Schienen des Auslegers befestigt, woraufhin die Drohne autonom zu ihrem Zielort fliegt, dort landet und die Fracht durch Anheben der Auslegerhaken freigibt, bevor sie wieder zum Startpunkt zurück oder zu dem Ort fliegt, den sie als Nächstes aufsuchen soll. Nach Angaben des Unternehmens reicht eine 1,3-stündige Aufladung des Lithium-Akkus der 210TL für eine Reichweite von 120 km. Die Drohne kann bis zu 25 kg tragen und hat eine Höchstgeschwindigkeit von 100 km/h.

Die Tandemrotorblätter wurden gewählt, weil Multicopter-Drohnen zwar einfacher zu konstruieren sind, aber nicht annähernd so leistungsfähig oder energieeffizient wie die 210TL, die mit einer gegebenen Batterieleistung bis zu zehn Mal weiter fliegen oder eine fünf Mal schwerere Fracht heben kann als ein Multikopter.

Als exklusive Detektions- und Vermeidungslösung (detect-and-avoid, DAA) wählt Avidrone Aerospace das DAA-System der Firma Iris Automation aus, damit die Kunden im Bereich der kommerziellen Drohnenlieferungen auch Flüge jenseits der Sichtlinie durchführen können.

Ebenfalls im August 2020 gibt der lateinamerikanische Lebensmittellieferdienst iFood bekannt, daß er von der brasilianischen Zivilluftfahrtbehörde (ANAC) die erste experimentelle Genehmigung für den Betrieb von zwei Drohnenrouten zur Lebensmittellieferung in der Stadt Campinas erhalten habe. Erlaubt werden Lieferungen mit Lasten von bis zu 2,5 kg in einem Umkreis von 3 km, auch im städtischen Umfeld. Es ist das erste Mal, daß in Lateinamerika die Auslieferung von Lebensmitteln per Drohne genehmigt wird.

Der Lieferdienst arbeitet mit dem Anfang 2018 von Manoel Coelho und Samuel Salomao gegründeten Drohnenunternehmen Speedbird Aero (Speedbird Veiculos Aereos Nao Tripulados SA) mit Hauptsitz in Franca, São Paulo, zusammen. Bei den verwendeten Drohnen handelt es sich um das von Speedbird hergestellte Modell DLV-1 NEO, das für den kommerziellen Einsatz auf Strecken geeignet ist, die sich außerhalb der Sichtweite des Piloten befinden.

Die Drohnenlieferungen sollen bereits im Oktober beginnen, aber die Lebensmittel werden nicht direkt an die Haustür der Kunden geliefert. IFood wird einen hybriden Ansatz verfolgen, der sowohl Drohnen als auch den Transport auf der letzten Meile umfaßt. Auf der ersten Strecke werden Drohnen von einem großen Einkaufskomplex zu einem etwa 400 m entfernten iFood Hub fliegen. Die Drohnen benötigen zwei Minuten für den Flug und setzen die Lebensmittel am Hub ab, die dann von Fahrern zur endgültigen Auslieferung abgeholt werden.

Der Vorteil von Drohnenflügen zwischen zwei festgelegten Punkten ist, daß es sich um eine einzige Flugroute handelt, für die nicht so viele behördliche Hürden überwinden werden müssen.

Im Juli 2021 vereinbart Speedbird Aero mit ParaZero, deren autonomes Fallschirmsystem namens Safe-Air Autonomous Parachute Recovery System in die gesamte Flotte der Lieferdrohnen zu integrieren, die zu diesem Zeitpunkt aus drei Plattformen besteht, darunter ein neues VTOL- und Multirotor-System. Seit der Zulassung im letzten Jahr hat Speedbird Aero schon über 700 BVLOS-Flüge und mehr als 1.000 Stunden in städtischen Umgebungen geflogen, die Gesamtzahl der bisherigen Zustellflüge übersteigt mehr als 4.000 Zustellungen.

Im Mai 2022 erzielt die Speedbird Aero im Rahmen einer Finanzierungsrunde A Mittel in Höhe von knapp 7,4 Mio. $, die Investoren sind DOMO Invest, Mario Letelier und Bela Juju Ventures.

Ende August 2020 gewinnt das Konzept der Paketdrohne Urban Ray der RWTH Aachen den ersten Platz bei der NASA/DLR Design Challenge 2020, die mittlerweile im vierten Jahr parallel in den USA und in Deutschland ausgerichtet wird. Die Herausforderung des studentischen Wettbewerbs in diesem Jahr ist es, ein effizientes und stadttaugliches unbemanntes Fluggerät samt Bodenstationen, Bodenlogistik, Sicherheitskonzept und Geschäftsmodell zu entwickeln. Dabei sollen die Paketdrohnen kleine Päckchen von bis zu 2,5 kg in eine Entfernung von bis zu 15 km befördern.

Das Konzept Urban Ray besteht aus einem vollautonomen eVTOL in Blended-Wing-Body-Konfiguration, das über einen getrennten Antrieb für den Schwebeflug und den Vorwärtsflug verfügt. Dies ermöglicht eine schubbasierte Lösung für die Flugsteuerung der Ray, bei dem auf herkömmliche Steuerflächen verzichtet wird. Weiterhin kombiniert das Design in Rochen-Form ein Fallschirmsystem mit einer stoßabsorbierenden Struktur aus Schaumstoff, um die hohen Sicherheitsanforderungen für den Einsatz in innerstädtischen Gebieten zu erfüllen.

Für den Aufbau eines dichten und anpassungsfähigen Netzwerks wird zudem eine modulare Plattformfamilie entwickelt, die eine einfache, faltbare Plattform bis hin zu einem zentralen Hub beinhaltet, der über ein vollautomatisiertes System zur Paketbeladung, -lagerung samt Batteriewechsel verfügt. Nach dem Wettbewerb ist das dreiköpfige Gewinner-Team bestrebt, das Konzept umzusetzen und einen ersten Prototyp zu entwickeln.

Mit Hilfe des Förderprogramms Innovation Sprint der RWTH Aachen erfolgt die Entwicklung und Konstruktion der Drohne in all ihren verschiedenen Komponenten. Dazu zählen z.B. schubkräftige Rotoren, lärmreduzierende Ummantelungen, leistungsfähige Akku-Packs sowie eine flugfähige Sensorik- und Software-Plattform. Anschließend wird durch ein EXIST-Gründerstipendium die Automatisierung der Drohne und die Zertifizierung des Betriebs auf mehreren Teststrecken umgesetzt. In der Produktion soll die Ray selbst etwa 6.000 € kosten und bereits Anfang 2023 die ersten Waren im Pilotbetrieb ausliefern.

Zur Abrundung: Bei dem finalen Symposium des deutschen Wettbewerbsteils zeigen insgesamt sieben Studententeams aus sechs Hochschulen ihre vielfältigen Ideen, wie die Zukunft der Logistik in urbanen Räumen per unbemannter Luftfahrzeuge, Paketstationen und Landeplattformen aussehen kann. Dazu gehören die Universität Stuttgart mit aIRO (2. Platz für eine Paketdrohne mit vier Tragflächen und acht Rotoren) sowie die TU München mit Mercurius (3. Platz für eine Drohne mit zwei festen vorderen Propellern und sechs hinteren schwenkbaren Oberflügelpropellern).

Die weiteren Beiträge des Wettbewerb stammen von der TU Dresden (BeeHive, eine Trägerdrohne Bee und ein Bodensystem Hive), der Universität der Bundeswehr München (eCiconia, eine Tragflächen-Drohne und eine Fließband-Paketladestationen) und der TU Hamburg (HecTO-R, ein Hybrid zwischen einem Quadrokopter und einem Blended-Wing-Heckstarter, sowie City-Del, eine Paketdrohne mit acht koaxial angeordneten Rotoren).

Ein Start-Up in Großbritannien profitiert ebenfalls von dem Druck auf das Gesundheitssystem im Zuge der Corona-Krise - denn was früher noch sehr lange gedauert hätte, geht plötzlich sehr viel schneller. So erhält die Firma Apian Ltd. mit Sitz in London im Oktober 2020 die Startgenehmigung der britischen Raumfahrtbehörde, um mit Drohnen Corona-Tests und Schutzausrüstungen zwischen Kliniken zu transportieren.

Das von Hammad Jeilani und Christopher Law – Mitarbeiter des staatlichen Gesundheitsdienstes NHS – im Rahmen eines Förderprogramms neu ge gründete Unternehmen will mit den Drohnen den Zeit- und Personalaufwand sowie das Infektionsrisiko im Vergleich zu herkömmlichen Kurierdiensten verringern. Jede der Drohnen wiegt 85 kg, kann etwa 2 kg transportieren und hat mit ihrer Spannweite von 5 m und ihrem Hybrid-Antrieb eine Reichweite von fast 100 km. Sie fliegt in 90 m Höhe, und kann dies auch bei schlechtem Wetter.

Das Projekt Dreadnought wird im Broomfield Hospital angesiedelt, das zum Mid and South Essex NHS Foundation Trust gehört, und wird von der örtlichen Anglia Ruskin University als akademischem Partner unterstützt. Apian installiert dabei eine Drohnenpad-Infrastruktur, damit die Fluggeräte in Krankenhäusern, Labors und Lagerhäusern starten und landen können. Auf diese Weise schafft das Startup auch neue Standards und Best-Practice-Richtlinien.

Nachdem der Isle of Wight NHS Trust während der Corona-Krise Drohnen für Lieferungen eingesetzt hat, testet er ab März 2021 den Transport anderer medizinischer Güter. Im September startet der Trust einen dreimonatigen Versuch, um die Vorteile des Einsatzes von unbemannten Drohnen zu untersuchen. Diese sollen eingesetzt werden, um Krebspatienten von Hampshire bis zur Isle of Wight mit empfindlicher Chemotherapeutika zu versorgen. Beteiligt an dem Versuch sind neben Apian die University of Southampton, die Firma Solent Transport Ltd. und der Portsmouth Hospitals NHS Trust.

Bis November soll untersucht werden, wie sich die Nebeneffekte der Flüge, wie z.B. Vibrationen und Temperatur, auf die Medizin auswirken. Die medizinischen Drohnen werden in der Kaserne der britischen Armee auf Thorney Island in West Sussex stationiert und zwischen dem Hubschrauberlandeplatz des Queen Alexandra Hospital in Portsmouth, Thorney Island, und dem Hubschrauberlandeplatz des St. Mary’s Hospital auf der Isle of Wight geflogen. Dies soll die übliche Lieferzeit von vier Stunden auf 30 Minuten verkürzen.

Wenn sich der Versuch als erfolgreich erweist, wird der Isle of Wight NHS Trust den ersten Flug zur Chemotherapie-Behandlung genehmigen, der vermutlich der erste weltweit sein wird – was im Juli 2022 tatsächlich der Fall ist. Nun ist allerdings von vollelektrischen VTOL-Drohnen die Rede, die eine Flugzeit von 1,5 Stunden pro Ladung bieten.

Der zusammen mit einem Pilotprojekt in Hampshire angekündigte viermonatige Versuch, Blutproben, Chemotherapeutika, Ausrüstung und Post zwischen den Krankenhäusern in Northumberland zu transportieren, beginnt allerdings erst im Februar 2023. Zunächst sind sechs Flüge pro Tag vorgesehen, die ab Mai auf etwa 15 erhöht werden sollen. Medikamente werden zum Alnwick Infirmary und dann weiter zum Berwick Infirmary transportiert, während die Rückflüge von Alnwick und Berwick pathologische Proben zum Wansbeck General Hospital in Ashington bringen werden.

Ebenfalls im Februar wird berichtet, daß Apian eine Zusammenarbeit mit Wing, der Drohneneinheit von Alphabet, eingegangen sei, um mit der Auslieferung von medizinischen Gütern an Krankenhäuser und Patienten in Irland per Drohne zu beginnen – zunächst in Dublin. Dies ist wohl die Erklärung für die obige Information bezüglich der vollelektrischen Fluggeräte. Späteren Meldungen ist zu entnehmen, daß die ersten dieser Flüge im August aufgenommen werden.

Im November 2020 stellt das von Felix Arnold gegründete Startup BEE appliance GmbH aus Beilngries das neue Design einer autonomen Schwerlastendrohne mit sechs ummantelten Rotoren vor, die auf eine Nutzlast von 60 kg (andere Quellen: 71 kg) ausgelegt sind und die Maschine mit einer Batterieladung 20 Minuten lang in der Luft halten können. Das Startgewicht liegt bei 210 kg. Die Werte implizieren bereits, daß es sich hierbei um einen Hybridantrieb handelt. Im vorliegenden Fall treibt eine Kleingasturbine den Generator an, dessen Strom die Motoren in Bewegung hält, während eine kleine Batterie als Pufferspeicher dient.

Die ersten Testflüge mit dem Vorläufer des BEE genannten eVTOL werden mit behördlicher Genehmigung ab 2018 im Altmühltal durchgeführt. Seit dieser Zeit ist auch das Beilngrieser Familienunternehmen Biersack Hauptinvestor der BEE appliance.

Im November 2019 erhält die Firma eine Förderung in Höhe von 300.000 € aus der Initiative Urban Air Mobility (UAM) des Bundesverkehrsministeriums, deren Testregion Ingolstadt ist. In dem seit Mitte des Jahres laufendem Projekt, das wissenschaftlich von der Technische Hochschule Ingolstadt begleitet wird, geht es darum, „die momentane Akzeptanz der Gesellschaft in Bezug auf autonome Drohnen zu ermitteln und durch inhaltliche Teilhabe zu fördern.“

Technisch wird die Optimierung und Lärmreduzierung bei Multirotorfluggeräten durch den Einsatz von Mantelgebläsen umgesetzt. Das Resultat ist das eingangs erwähnte neue Design, das allerdings auch von anderen Modellen der letzten Jahre bekannt ist.

Auf dem Flugplatz in Manching sind nun weitere Erprobungsflüge des Multikopters geplant, dessen Flugzeit demnächst länger als zwei Stunden betragen soll. Außerdem wird daran gearbeitet, die Nutzlast auf 200 kg zu steigern. Damit könnte der Multikopter auch als zweisitziges Lufttaxi für den Personentransport eingesetzt werden. Einen Namen gibt es dafür schon: BEE for TWO. Falls diese Entwicklung weiter verfolgt wird, werde ich darüber unter den personentragenden Fluggeräten berichten.

Im Kontext der Hybridantriebe soll auch eine Drohne mit zwölf Propellern erwähnt werden, die ein Team um Bart Remes, Projektmanager im Micro Air Vehicle Lab (MAVLab) der Technischen Universität Delft in den Niederlanden, entwickelt hat, und die ebenfalls im November 2020 vorgestellt wird. Das MAVLab war uns bereits 2015 mit einer Mini-Renndrohne, sowie 2018 mit einer schwimmfähigen Drohne begegnet.

Die 13 kg schwere Nederdrone hat starre Flügel mit einer Spannweite von 3 m, kann aber senkrecht starten und landen. Sie ist extrem leise und kann aufgrund ihres ausgeklügelten Energieversorgungssystems stundenlang in der Luft bleiben. Der Strom für die zwölf Motoren wird von einer 800 W Wasserstoff-Brennstoffzelle erzeugt, wobei sich das flüssige Gas unter einem Druck von 300 bar in einem 6,8 Liter fassenden Tank aus Kohlenfaserverbundwerkstoffen befindet.

Weil diese Energie für den Start nicht ausreicht, werden in dieser Phase die Bordbatterien zugeschaltet, die dann während des Fluges mit Strom aus der Brennstoffzelle, der aktuell nicht benötigt wird, wieder aufgeladen werden. Dank der Kombination aus Flügeln, Wasserstoff und Batterie kann die Drohne der TU Delft über 3,5 Stunden lang stabil in der Luft bleiben. Wie hoch ihre Nutzlast ist, wird nicht gesagt.

Da die Königliche Niederländische Marine sowie die niederländische Küstenwacht Entwicklungspartner sind, ist die Drohne speziell auf die besonderen Anforderungen auf dem Meer ausgelegt, trotzt der salzigen Luft und steckt Böen locker weg. Neben Tests im Windkanal wird die Nederdrone auch erfolgreich auf einem Schiff getestet, das auf offener See fährt. Es zeigt sich, daß sich die Drohne zur Unterstützung bei Aufklärungs- und Inspektionsaufgaben gut eignet.

Die letzte Meldung in diesem Jahr von Mitte Dezember betrifft eine vom Benutzer konfigurierbare Drohne, die in ihrer größten Ausführung über 450 kg heben kann.

Die xFold-Drohnen werdensind von dem in San Francisco ansässigen Startup-Unternehmen ZM Interactive hergestellt und ist in vier Größen erhältlich. Jedes dieser Modelle kann in seiner Grundform als Quadrokopter - oder mit zusätzlichen Propellerarmen, die je nach Bedarf innerhalb weniger Minuten anmontiert werden können - mit sechs, acht oder sogar zwölf Motor-/Propellereinheiten geflogen werden.

Bei den beiden letztgenannten Konfigurationen befinden sich zwei solcher Einheiten am Ende jedes Arms, so daß die Drohne nicht über acht bzw. zwölf separate Arme verfügt. Je nach Verwendungszweck der Drohne können die Betreiber auch schnell optionale Zusatzgeräte wie Roboterarme, Feuerlöschkugeln, Sprühgeräte oder 3D-Kartierungssensoren installieren.

Das kleinste Modell, der xFold Spy, hat eine Akkulaufzeit von 35 Minuten in der Vier-Propeller-Konfiguration und 25 Minuten im Zwölf-Propeller-Modus. Die Kapazität zum Heben von Lasten wird je Modus mit 2,7 kg bzw. 6,8 kg angegeben, wobei die Flugzeit in beiden Fällen auf 10 Minuten sinkt.

Die größeren Modelle heißen xFold Travel und xFold Cinema, wobei das Modell xFold Dragon an der Spitze der Reihe steht. Eine seiner Varianten, der Dragon Hybrid, verfügt über einen Benzin/Batterie-Hybridantrieb, der eine Flugzeit von 4 – 6 Stunden im Sechs-Propeller-Modus ermöglicht. Eine andere Variante, der Dragon H, kann in seiner Zwölf-Propeller-Konfiguration bis zu 454 kg tragen.

Im Dezember 2020 erscheinen zudem die aktualisierten Vorgaben der Federal Aviation Administration (FAA) für Drohnen, deren Kernpunkte ein ‚Nummernschild‘, erweiterte Flugzeiten und eine Dauerüberwachung für Drohnen sind. So dürfen sich unbemannte Luftfahrzeuge ab 2023 sehr viel freier bewegen, weshalb für den Nachtflug und den Überflug von Menschen auch von größeren Drohnen ein detailliertes Regelwerk veröffentlicht wird.

Die FAA verlangt allerdings eine Remote ID, eine Art Nummernschild für Drohnen, das auch über Funk übertragen wird. Die Geräte müssen die Kennung dauerhaft aussenden und darüber ihren Standort mitteilen. Die ID ist für alle Fluggeräte über 250 g Leergewicht verpflichtend.

 

Weiter mit den Elektro- und Solarfluggeräten 2020 ...