Использование квадрокоптеров для доставки небольших грузов оказалось значительно выгоднее с точки зрения сокращения выбросов парниковых газов в атмосферу — их «углеродный след» оказался значительно меньше, чем у обычных грузовиков при той же суммарной массе груза. Однако для больших дронов и больших объемах загрузки экологичность доставки зависит от источников электроэнергии в данном регионе, пишут американские ученые в журнале Nature Communications.
В последние годы для доставки относительно небольших грузов все чаще используются дроны. Малые беспилотники уже сейчас доставляют почту, покупки, еду и даже деньги. Такой способ доставки удобен для пересылки на небольшие расстояния и в случае, когда наземная доставка затруднена: в частности, если нужно преодолеть какое-то препятствие (например, реку или пролив) или доставить груз в местность с плохим качеством дорог. Некоторые беспилотники могут доставить небольшой груз получателю прямо в руки. Однако несмотря на рост популярности дронов-курьеров, экологическую эффективность такого способа транспортировки еще только предстоит детально оценить.
Чтобы изучить, насколько экологически безвредной будет доставка грузов на небольшие расстояния с использованием различных мультикоптеров, ученые под руководством Джошуа Столароффа (Joshuah Stolaroff) из Ливерморской национальной лаборатории провели расчет энергетических затрат, необходимых дронам для доставки груза, оценили объем выбросов парниковых газов и сравнили эти показатели с аналогичными величинами для традиционных наземных способов доставки. В рамках исследования авторы изучили две наиболее распространенные конфигурации дронов: небольшие квадрокоптеры, которые используются для доставки грузов массой не больше 500 граммов, и довольно массивные октокоптеры для доставки тяжелых грузов массой до 8 килограммов.
Оценка экологичности мультикоптеров для доставки грузов производилась по методу расчета углеродного следа — количеству углекислого газа, который образуется при производстве затрачиваемой беспилотниками электроэнергии на всех стадиях транспортировки и необходимых для обеспечения его работы. Авторы работы отмечают, что при таком расчете следует учитывать тип источников энергии, которые используются в данном регионе. Если энергия поступает из возобновляемых источников (в частности, с солнечных или ветряных электростанций), то количество вырабатываемого при этом углекислого газа значительно ниже, чем если энергию получают, например, с помощью сжигания угля.
Оказалось, что доставка легких посылок на небольших квадрокоптерах в любом случае экологически эффективнее, чем традиционная наземная доставка, например, с помощью грузовиков. Однако при этом исследователи отмечают, что доступные на данный момент батареи для квадрокоптеров могут обеспечить доставку груза на расстояние не более 4 километров. Поэтому для создания нормально работающей транспортной сети необходимо создать целую систему станций и складов, энергетические затраты на работу которых тоже необходимо учитывать при расчетах.
Для более мощных октокоптеров и более массивных грузов выигрыш в объеме выбросов совсем не такой очевидный. Так, если дрон-доставщик работает в регионах, для которых основным источником электроэнергии служат ископаемые ресурсы, то при доставке груза одинаковой массы на одинаковое расстояние дрон будет производить на 50 процентов больше углекислого газа, чем грузовик. Если же для получения электроэнергии используются возобновляемые источники, то в выигрышном положении уже будет мультикоптер, но разница составит лишь 9 процентов.
Авторы исследования отмечают, что пока люди в большинстве относятся с некоторым недоверием к использованию дронов для доставки грузов. Поэтому оценка энергетической эффективности и безопасности для окружающей среды таких способов транспортировки необходима. Результаты исследования показывают, что при правильном подходе доставка с помощью мультикоптеров может оказаться значительно более выгодной и менее вредной по сравнению с традиционными способами. При этом наиболее прямой путь дополнительно увеличить эффективность и экологичность доставки грузов с помощью беспилотников — оптимизация сети складских помещений и станций, а также предпочтительное использование небольших дронов.
С помощью дронов доставлять в нужное место можно не только еду или покупки. Иногда использование мультикоптеров может помочь увеличить шанс на спасение жизни. Например, шведские исследователи показали, что использование дронов скорой помощи для доставки автоматических дефибрилляторов к пациенту с остановкой сердца позволяет сократить время прибытия нужного устройства с 22 минут до 5 с половиной.
Александр Дубов