Tether-Drohnenstromversorgung auswählen: 7 entscheidende Parameter

Diesen Fehler vermeiden: Wählen Sie ein Tether-System nicht allein nach der kW-Angabe aus. Leistung, Spannung, Kabellänge, Kabelmasse, Nutzlastreserve, Umgebungsbedingungen und Datenanforderungen beeinflussen sich gegenseitig.

Eine Anfrage wie „Ich benötige eine Tether-Stromversorgung mit 5 kW“ klingt konkret, reicht aber nicht aus, um eine zuverlässige Konfiguration auszulegen. Dieselbe Nennleistung kann sich bei unterschiedlichen Bordspannungen, Kabellängen und Einsatzhöhen über dem Meeresspiegel sehr unterschiedlich auswirken.

Wir grenzen die Systemarchitektur anhand weniger praxisrelevanter Angaben ein, bevor es um die individuelle Anpassung geht. Diese sieben Parameter beantworten die meisten Fragen, von denen die Umsetzbarkeit eines vorgeschlagenen Tether-Systems abhängt.

1. Akkuspannung der Drohne

Ausgangspunkt ist die elektrische Architektur des UAV. Die Ausgangsspannung des bordseitigen DC/DC-Wandlers muss zum Bordnetz oder zur entsprechenden Akkuspannung passen. Je nach Plattform wird diese Anforderung als 6S, 12S, 14S, 18S, 24S oder als kundenspezifischer DC-Zwischenkreis angegeben.

Eine höhere Leistung gleicht eine falsche Spannung nicht aus. Auch ein Modul mit mehreren Kilowatt ist ungeeignet, wenn sein Ausgang nicht den Eingangsanforderungen der Drohne entspricht.

Um die Wandlungsstufen zu prüfen, sehen Sie sich die DC/DC-Bordmodule an. Vergleichen Sie deren veröffentlichte Eingangsbereiche und Ausgänge mit den Anforderungen des Fluggeräts; dieselbe Leistungsklasse bestätigt keine Kompatibilität.

2. Dauerleistungsbedarf

Als Nächstes ist zu klären, wie viel Leistung die Drohne im vorgesehenen Einsatz tatsächlich benötigt. Grundlage sollten möglichst reale Schwebe- oder Betriebsdaten sein, nicht lediglich die maximale Nennleistung auf einem Motor oder Drehzahlregler.

• Leistung im stabilen Schwebeflug mit der vorgesehenen Fluggerätekonfiguration.

• Übliche Einsatzleistung bei aktiver Nutzlast.

• Bekannte Mehrleistung durch Schlauchwiderstand, Beleuchtung, Antennen oder andere externe Ausrüstung.

3. Spitzenleistung

Der Leistungsbedarf eines UAV verändert sich dynamisch. Start, Beschleunigung, Böenausgleich und schnelle Lagekorrekturen können kurzzeitig höhere Leistungen als im Normalbetrieb verlangen. Ein Tether-System, das nur auf den durchschnittlichen Schwebeflugbedarf ausgelegt ist, bietet möglicherweise nicht genügend Reserve für Lastspitzen.

Deshalb unterscheiden wir bei der Vorauswahl zwischen kontinuierlicher Nennleistung und kurzzeitiger Spitzenleistung. Bei Schwerlastdrohnen und leistungsintensiven Nutzlasten ist diese Unterscheidung besonders wichtig.

4. Maximale Startmasse und tatsächliche Einsatznutzlast

Die maximale Startmasse bildet nur einen Teil der Anforderungen ab. Die Entwicklung muss auch wissen, welche Lasten die Drohne im Einsatz tatsächlich trägt. Der Tether-Umbau ergänzt Hardware an Bord; mit zunehmender Flughöhe trägt das Fluggerät außerdem einen Teil der Kabellast.

Hilfreiche Fragen sind: Welche Nutzlastreserve bleibt nach dem Einbau von Kamera, Reinigungswerkzeug, Leuchte, Antenne oder anderer Einsatzausrüstung? Welches Gewicht darf das Bordmodul haben? Welche Kabellast ist auf der erforderlichen Höhe zulässig?

5. Erforderliche Kabellänge und Arbeitshöhe

Ein längeres Tether-Kabel verändert sowohl das elektrische als auch das mechanische Verhalten. Widerstand und Spannungsabfall nehmen mit der Kabellänge zu, ebenso Kabelgewicht und Windlast. Weitere 100 Meter Kabel sind deshalb nicht nur eine Frage des Stauraums.

Elektrischer Grundzusammenhang: Bei einer gegebenen Leistung gilt P = V x I. Kabelerwärmung und ohmsche Verluste sind näherungsweise proportional zu I²R. Eine höhere Übertragungsspannung kann somit Strom und Kabelverluste senken, stellt aber höhere Anforderungen an Isolierung, Steckverbinder und Sicherheit. Das System muss als Ganzes optimiert werden.

In der praktischen Auslegung soll genügend Leistung übertragen werden, während das Kabel leicht genug für die verfügbare Nutzlastreserve bleibt. Diese Abwägung ist ein zentraler Bestandteil der Entwicklung kabelgebundener UAV-Systeme.

6. Einsatzhöhe über dem Meeresspiegel, Temperatur und Umgebung

Bei einem System, das auf Meereshöhe unter milden Innenraumbedingungen getestet wurde, darf nicht automatisch dieselbe thermische Reserve für große Höhen oder heiße Außenstandorte angenommen werden. Luftdichte, Umgebungstemperatur, Wind, Sonneneinstrahlung und Gehäusekühlung können sowohl das UAV als auch die Leistungselektronik beeinflussen.

Bei anspruchsvollen Projekten fragen wir frühzeitig nach der Standorthöhe und dem Temperaturbereich. Eine erforderliche Leistungsreduzierung kann die Modulauswahl, das Kühlkonzept oder die notwendige Leistungsreserve verändern.

7. Benötigt der Einsatz Glasfaser?

Stromversorgung und Datenübertragung sollten als getrennte Auslegungsanforderungen betrachtet werden. Manche Einsätze benötigen nur Strom und können weiterhin die Funkverbindung des UAV nutzen. Andere erfordern eine kabelgebundene Verbindung für HD-Video, Ethernet, serielle Daten, SBUS oder weitere Nutzlastkommunikation.

Wenn Funkstörungen, Bandbreite oder Verbindungsstabilität wichtig sind, lässt sich Glasfaser in ein hybrides Strom- und Datenkabel integrieren. Das beeinflusst Kabelaufbau, Windenauslegung, Schleifringe sowie Bord- und Bodenschnittstellen und sollte daher möglichst zu Projektbeginn feststehen.

Praktische Checkliste mit 7 Auswahlkriterien

Mit diesen Angaben prüfen Sie Bodenstromstationen und veröffentlichte Handbücher je Modell. Boden- und Bordleistungswerte betreffen unterschiedliche Stufen und müssen für die vorgeschlagene Konfiguration zusammen geprüft werden.

Warum mehr Leistung nicht automatisch besser ist

Eine Überdimensionierung kann Kosten, Gewicht und Systemkomplexität erhöhen, ohne die eigentliche Auslegungsgrenze zu lösen. Eine Unterdimensionierung kann Spannungseinbrüche, thermische Belastung oder fehlende Reserven bei Lastspitzen verursachen. Die beste Konfiguration passt zum Einsatz und bietet angemessene technische Reserven.

Deshalb empfehlen wir ein Produkt nicht allein anhand der vom Kunden gewünschten kW-Zahl. Fehlen wesentliche Angaben, fragen wir zunächst nach. Das erste Gespräch wird dadurch möglicherweise etwas technischer, spätere kostspielige Fehlentscheidungen werden jedoch vermieden.

Angaben für eine erste Empfehlung von uns

1. Drohnenmodell und Akkuspannung.

2. Momentaner oder kontinuierlicher Leistungsbedarf.

3. Spitzenleistungsbedarf, sofern bekannt.

4. Maximale Startmasse und tatsächliche Einsatznutzlast.

5. Erforderliche Arbeitshöhe oder Kabellänge.

6. Einsatzhöhe über dem Meeresspiegel und erwarteter Temperaturbereich.

7. Bedarf an Glasfaser oder einer kabelgebundenen Datenschnittstelle.

Häufige Fragen

Kann ich das System allein nach dem Drohnengewicht auswählen?

Nein. Das Gewicht ist wichtig, doch Spannung, tatsächlicher Leistungsbedarf, Spitzenleistung, Kabellänge und Nutzlastreserve sind ebenso entscheidend.

Warum beeinflusst die Kabellänge die Dimensionierung der Stromversorgung?

Ein längeres Kabel erhöht den Widerstand, den Spannungsabfall und die von der Drohne zu tragende Kabelmasse. Unter Umständen muss die gesamte Übertragungskette neu berechnet werden.

Ist ein dickeres Kabel immer besser?

Nicht unbedingt. Ein größerer Leiterquerschnitt verringert den elektrischen Widerstand, erhöht aber das Gewicht. Bei Tether-Systemen müssen elektrische Verluste und zusätzliche Flugmasse gegeneinander abgewogen werden.

Sollte ich Glasfaser vorsehen, obwohl ich sie derzeit nicht brauche?

Nur wenn der künftige Datenbedarf die zusätzliche Komplexität von Kabel und Winde rechtfertigt. Sinnvoller ist es, aktuelle und absehbare Schnittstellenanforderungen vor der endgültigen Kabelauslegung zu klären.

Kontakt zu TethPower

Für eine zügige erste Empfehlung senden Sie uns bitte Drohnenmodell, Akkuspannung, Dauer- und Spitzenleistung, erforderliche Arbeitshöhe oder Kabellänge sowie das Bestimmungsland.