Drohne mit Solarantrieb.

XSun entwickelt und fertigt eine Drohne, die sowohl energetisch autark als auch fliegerisch autonom ist und vollautomatische Einsätze absolvieren kann. Für die Entwicklung der SolarXOne benötigte das Unternehmen zuverlässige, hochleistungsfähige Unterbaugruppen. Daher wandte sich das Start-up zur Entwicklung des Antriebssystems an maxon.

Benjamin David, der auf ein Jahrzehnt an Erfahrung bei Airbus Defence and Space zurückblicken kann, gründete das Unternehmen XSun auf der Grundlage einer recht einfachen Idee: Anpassung der Raumfahrttechnik für den Einsatz in geringeren Höhen. Aus diesem Ansatz entstand die SolarXOne: eine autonome Drohne mit Solarantrieb und Tandemflügeln. Die Flügel der SolarXOne erinnern an eine Libelle und verleihen ihr ein ausgezeichnetes Flugverhalten. Die Oberfläche der Solarpanels wurde gross gewählt, um möglichst viel Sonnenenergie tanken zu können und die Drohne zu einem leistungsfähigen, voll elektrischen System zu machen.

«Wir sind der festen Überzeugung, dass die aktuellen umweltbezogenen, wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Herausforderungen am besten durch eine Kombination neuer Technologien mit der Nutzung von Energie aus erneuerbaren Quellen zu meistern sind», erklärt Benjamin David. Aufgrund des Solarantriebs wird die Lebensdauer der Bordbatterie um den Faktor drei verlängert.

Genau wie ein Satellit ist auch die SolarXOne mit Technik vollgepackt. Das unbemannte Luftfahrzeug ist eine Mischform aus Flugzeug und Drohne, es wiegt 25 kg bei einer Spannweite von 4,5 m und ist auf viele Arten innovativ:

• Benutzerfreundlich: Die SolarXOne ist so leicht zu fliegen wie eine Drohne, aber so leistungsfähig wie ein Flugzeug.
• Schnell einsatzbereit: Flugfertig in 30 Minuten.
• Reichweite: 12 Stunden Nonstop-Flug.
• Geräuschlos: Der voll elektrische Antrieb der Drohne ermöglicht einen geräuschlosen Flug.
• Ausgezeichnete Flugeigenschaften: Der aerodynamische Aufbau in Verbindung mit der eingesetzten Technologie verschafft der Drohne ausgezeichnete Flugeigenschaften.
• Zuverlässig: Durch redundante Systeme kann sich der Anwender auf eine hohe Ausfallsicherheit verlassen.
• Wartungsarm: Durch die voll elektrische Auslegung der Geräte ist nur ein geringer Wartungsaufwand erforderlich.
• Tag- und Nachteinsatz möglich: Die Bordbatterien werden durch Solarenergie aufgeladen.
• Aussergewöhnliche Nutzlast: Gyroskope, Hochleistungskameras, Wärmebildkameras, LIDAR, usw.: Die SolarXOne kann einschliesslich der neuesten Kommunikations- und Sicherheitstechnik bis zu 5 kg Nutzlast transportieren.
• System nach Aeronautik-Standard: Das bedeutet, dass die Drohne auch nach strengsten Vorgaben zertifiziert werden kann und bei Behörden weltweit die Flugzulassung erhält.
   

Breites Anwendungsspektrum

Mit ihrer Einsatzreichweite von 600 km kann die SolarXOne hunderte Hektar überfliegen und dabei Bilder in zentimetergenauer Auflösung produzieren. Ihre vielseitige Verwendbarkeit macht die Drohne für die verschiedensten Bereiche interessant:

• Kartografieren und Vermessen grosser Land- und Seegebiete, z. B. Naturschutzgebiete
• Fotografische Übersichten sehr grosser Infrastrukturelemente in sehr hoher Auflösung (Rohrleitungen, Stromleitungstrassen, Strassen, Flüsse usw.)
• Fotografische Übersichten für die Präzisionslandwirtschaft, z. B. im Zusammenhang mit Waldkartierung
• Überwachungs- und Prüfungseinsätze
   

XSun vermarktet seine Drohne nicht nur, sondern bietet sie auch als Charterservice über sein Operations-Team an. Das Team fliegt die Drohne im Auftrag von Kunden, die nur Daten sammeln möchten.

«maxon bietet das Beste vom Besten»

Effizienz, Qualität, Ausfallsicherheit und Langlebigkeit: Das waren die Leitlinien, denen die Entwicklung der SolarXOne folgte. «Durch die voll elektrische Auslegung mussten wir bei jeder Baugruppe auf geringe Kosten und hohe Energieeffizienz achten. Deshalb war es auch so wichtig, nur die Besten ins Boot zu holen, und beim Antrieb ist das eben maxon», erklärt der Gründer von XSun. Für den Antrieb musste vor allem eine überaus zuverlässige und leistungsfähige, dabei aber auch möglichst kleine Lösung gefunden werden, wobei die Anforderungen praktisch die gleichen wie in der Luft- und Raumfahrtbranche waren. «In diesen Bereichen bietet maxon das Beste vom Besten. Es gibt gute Gründe dafür, dass sie Robotermotoren an die NASA liefern! Als maxon im Bereich Drohnen aktiv wurde, haben wir uns sehr gefreut und starteten schnell eine Kooperation», fügt Benjamin David hinzu.

Damit die Drohne mehr als zwölf Stunden autonom fliegen kann, musste XSun die Grenzen der Technologie ausloten. Das Unternehmen machte sich die Expertise von maxon in drei Bereichen zunutze:

• Steuerung
• Motor
• Antrieb

«Vom energetischen Standpunkt aus betrachtet, bestand das Ziel darin, bei möglichst geringem Gewicht den Energieverbrauch so niedrig wie möglich zu halten. Technologisch war das eine harte Nuss», erinnert sich Michael Niemaz, Projektingenieur im Bereich Luft- und Raumfahrt bei maxon, der seit 2019 mit XSun zusammenarbeitet. Zu der Zeit brachte maxon seine ersten Antriebe für Drohnen heraus. Einen der bürstenlosen Drohnenmotoren, den ECX 87 flat, passten die Ingenieur:innen von maxon speziell an die Anforderungen von XSun an.

Luise Löskow, Projektleiterin im Bereich Luft- und Raumfahrt bei maxon erinnert sich: «Zu Beginn unserer Kooperation mit XSun war dieser Motortyp nur als grundlegendes Konzept vorhanden. Daher mussten wir einen Antrieb kundenspezifisch anpassen, der sich noch im Entwicklungsstadium befand. Beispielsweise integrierten wir neue Funktionen und Sensoren. Unser erfahrenes Team, bestehend aus Expert:innen im Bereich Konstruktion, Prüf- und Qualitätstechnik und Einkauf sowie aus Produktionsmitarbeitenden, tauschte sich ausführlich zu den verschiedenen technischen Anforderungen und Problemen aus, um die passenden Lösungen zu finden. Schliesslich erhöhten wir die Leistung unseres Flachmotors ECX 87 und optimierten die Wicklung, um den bestmöglichen Antrieb zu erhalten. Die SolarXOne ist nun mit zwei modifizierten Flachmotoren ECX 87 ausgerüstet, die in der Nase der Drohne montiert sind.»

«Damit die SolarXOne auch Städte sicher überfliegen kann, wollte XSun für die Drohne eine möglichst weitgehende Zertifizierung erreichen. Das Fachwissen von maxon spielte hierbei eine wichtige Rolle, da unsere Fertigungsqualität dem Motor eine solche Zuverlässigkeit verleiht, dass er auch zukünftig zertifizierungsfähig ist», erläutert Michael Niemaz. Der XSun-Gründer Benjamin David stimmt dem zu und ergänzt: «Mit einem anderen Partner als maxon wäre es schwierig, die gleiche Qualitätsstufe zu erreichen. Nur sehr wenige Unternehmen sind in der Lage, einen so detaillierten 25-seitigen Prüfbericht zu liefern.»

Seit dem ersten Treffen auf dem Pariser Aérosalon 2019 arbeiten die Teams von maxon und XSun eng zusammen. Im Juli 2020 meisterte SolarXOne auf ihrem ersten Langstreckenflug mit Solarantrieb einen zwölfstündigen Flug – geräuschlos, ohne jegliche CO2-Emissionen und vollkommen autonom. Seitdem hat sie im Auftrag zahlreicher Kunden aus Frankreich und anderen Teilen Europas weitere erfolgreiche Einsätze absolviert.

Weitere Informationen finden Sie unter:  XSun.fr