Han har utviklet Skandinavias første hydrogendrone

Jørgen Apeland tar en nærings-PhD hos selskapet Nordic Unmanned som leverer droneløsninger til kunder både i Norge og i Europa. Som nærings-PhD tar du doktorgraden i en bedrift. Hensikten er å fremme samarbeidet mellom universitetene og næringslivet. Apeland har jobbet med å utvikle en prototype av en drone med brenselcelle som går på hydrogen. 2. november disputerer han for doktorgraden.

Da Apeland takket ja til stillingen hos Nordic Unmanned, hadde selskapet ni ansatte. I dag, tre år etter, har de hele 80 ansatte, og de vokser stadig.

– Jeg var ikke kjent med nærings-PhD-ordningen, men er veldig glad for at muligheten dukket opp. Det har vært veldig spennende å jobbe med anvendt forskning i krysningspunktet mellom miljøteknologi og ubemannet luftfart i en bedrift i så kraftig vekst, sier Apeland.

Om prosjektet

Når man utvikler ubemannede luftfartøy, populært kalt droner, ønsker man så lang flytid som mulig. Det er forutsetningen for Apelands prosjekt. Ved hjelp av hydrogenbrenselceller har Apeland utviklet en prototype som kan ha opptil dobbelt så lang flytid som batteridroner på samme størrelse.

Forskningsprosjektet går altså ut på å bruke hydrogenbrenselceller i energisystemet til multirotor-droner. Dette er droner med flere propeller, som kan ta av og lette vertikalt nærmest overalt – for eksempel på fartøy som skip og plattformer offshore.

Se avhandling: Use of Fuel Cells to Extend Multirotor Drone Endurance

Multirotor-droner kan posisjoneres presist i luften og er veldig fleksible når det gjelder hvilken sensor eller last de kan bære med seg. Dersom flytid og rekkevidde kan økes, vil bruksområdet også økes og denne dronetypen vil bli mer konkurransedyktig. For eksempel kan dronen brukes til logistikk, ved å levere materiell som skal fraktes over store avstander.

Prototypen hadde sin første testflyging i desember 2020, en viktig milepæl i Apelands forskningsprosjekt.

Dronesamarbeid

Apeland er tilknyttet Institutt for maskin, bygg og materialteknologi ved Det teknisk-naturvitenskapelige fakultet på UiS. Hovedveileder er Dimitrios Pavlou og medveileder er Tor Hemmingsen. Stillingen hans er finansiert av Forskningsrådet og Nordic Unmanned.

– Vårt institutt har allerede utviklet en dronelab og har god kunnskap innen luftfartsteknologi. Prosjektet til Jørgen er innovativt og spennende, sier Dimitrios Pavlou.

Droneprosjektene ved instituttet startet i 2015 som et problembasert læringsprosjekt med tittelen "Design and production of a quadcopter". To bachelorstudenter designet og produserte en integrert drone.

– Dette produktet inspirerte andre studenter til å jobbe med strukturell design og dynamisk analyse av droner laget av karbonfiberkomposittmaterialer. Det siste året har en en gruppe studenter jobbet med ulike modeller for å vurdere potensialet ved bruk av hybridbrenselcellesystem på multirotor-droner, forteller Pavlou.

I perioden 2018-2021 har Nordic Unmanned vært involvert i åtte bachelor- og masterprosjekter ved UiS, med til sammen 12 studenter. Selskapet ønsker å opprettholde samarbeidet med UiS, og ser stor verdi i samhandlingen mellom akademia og næringslivet.

– Når vi skal utdanne dyktige ingeniører i ny teknologi som dette, har Nordic Unmanned vært en veldig god støttespiller. De har gitt studentene våre tilgang til dronelaboratorium. I tillegg er det godt for studentene å vite at de har en stor bedrift i nærområdet, at de har muligheten til å få en karriere innen feltet. Samarbeidet mellom UiS og Nordic Unmanned er et godt eksempel på hvordan industri og akademia kan dra nytte av hverandre. Vi håper vi kan fortsette samarbeidet, avslutter Pavlou.

Akademia vs. industri

Én av utfordringene Jørgen Apeland har støtt på som nærings-PhD er nettopp å kombinere det akademiske med næringsinteresser. Etter tre år ser han likevel gode resultater, og han ønsker å fortsette å jobbe med prosjektet.

– Jeg blir med videre i utviklingsavdelingen til Nordic Unmanned. Nå skal jeg jobbe med å videreutvikle dronen og heve den tekniske modenheten til brenselcelleintegrasjonen. Vi er også på utkikk etter partnere og kunder som er interessert i å ta del i prosjektet og være med å videreutvikle det, sier Apeland.

Dronen utviklet av Apeland er den første hydrogendrevne dronen i Skandinavia. Apeland sier at alle brukere av denne typen dronesystem vil nyte godt av brenselcelleløsningen hans.

– Nøkkelen til å oppnå bedre flytid er at brenselcellesystemet kan levere mer energi enn batterier som veier det samme. Typisk potensiale er å doble flytiden fra vanlig batteridrevne droner. Da økes bruksområdene betraktelig, for eksempel til logistikk over store avstander, forklarer Apeland.

Miljøgevinst

Med økt dronetrafikk i luftrommet følger det også noen utfordringer. Apeland har brukt mye tid på å få tillatelse til testflyging, ettersom Luftfartstilsynet ikke hadde vurdert hydrogenbaserte energisystemer tidligere.

– Én av de store flaskehalsene i denne industrien er at teknologien beveger seg raskere enn lover og regler, noe som gjør det utfordrende å ta i bruk innovative løsninger.

– Vi ønsker å ha minst mulig påvirkning på miljøet, både når det kommer til utslipp og støy. Ved bruk av grønt hydrogen er denne dronen miljøvennlig. Den bruker hydrogen til å produsere elektrisitet og slipper kun ut vanndamp, legger han til.

Apeland presiserer at felles europeiske regler er under utvikling. Det nye regelverket skal bidra til å sikre tilstrekkelig luftdyktighet og regulere dronetrafikk. Noen nye lover har allerede blitt innført.

– Sikkerheten og personvernet må være ivaretatt, og ingen synes det er hyggelig med summing over hodet. Derfor er det behov for klare retningslinjer som ivaretar dette, sier han.

Anvendt forskning

Snart kan Jørgen Apeland kalle seg doktor. Disputasen ved Det teknisk-naturvitenskapelige fakultet holdes 2. november. Kanskje frister det med en akademisk karriere på sikt?

– Det har vært spennende og lærerikt å bli introdusert for akademia og forskningsverdenen, men det er nok den anvendte delen av forskningen som er mest interessant for meg. Jeg trives godt med den koblingen, og heller nok mot en karriere i industrien.

Jørgen Apeland er glad han fikk muligheten til å ta en nærings-PhD.

– For meg har dette vært en kjempeordning. Jeg har fått kontakt med en bedrift som driver med spennende teknologi og som er i kraftig vekst, samtidig som jeg har hatt muligheten til å gå «all in» i et forskningsprosjekt over tre år.

Tekst og foto: Kjersti Riiber