Ada lebih dari 1 juta drone yang terdaftar di AS. Sebagian besar dari mereka adalah orang-orang yang menerbangkannya untuk bersenang-senang, tetapi semakin banyak yang digunakan secara komersial. Perusahaan-perusahaan jual drone termasuk Amazon, UPS, Google dan DHL sudah mengeksplorasi cara-cara untuk mengirim paket dengan drone alih-alih truk. Penelitian baru kami telah mengukur bagaimana pergeseran itu akan mengubah cara AS menggunakan energi, dan efek lingkungan yang dihasilkan.

Kami menemukan bahwa dalam beberapa kasus menggunakan drone bertenaga listrik daripada truk atau van bertenaga diesel dapat mengurangi penggunaan energi dan emisi gas rumah kaca. Tetapi dalam kasus lain, menggunakan truk – terutama yang bertenaga listrik – akan lebih efisien dan lebih bersih.

Sektor kelistrikan AS dengan cepat mengalami transisi untuk menghasilkan listrik dengan emisi gas rumah kaca yang lebih sedikit. Namun transportasi masih sebagian besar didukung oleh bahan bakar yang terbuat dari minyak dan sekarang menjadi sumber emisi gas rumah kaca terbesar di AS. Sekitar seperempat dari emisi transportasi, setara dengan 415 juta metrik ton karbon dioksida, berasal dari menengah dan berat – truk tugas, jenis kendaraan yang mengantarkan barang ke gudang, bisnis dan rumah konsumen.

Mengurangi kebutuhan akan truk dengan mengirimkan beberapa paket dengan drone elektrik dapat menghemat bahan bakar, dan berpotensi emisi karbon. Kami mencontohkan berapa banyak pengiriman energi drone yang akan digunakan, dan bagaimana itu akan berbeda dari cara paket dikirimkan sekarang.

Menemukan penggunaan energi drone

Pertama, tim kami – dipimpin dari Lawrence Livermore National Laboratory, dan termasuk para peneliti dari Carnegie Mellon University, SRI International dan University of Colorado – Boulder – mengukur penggunaan energi drone quadcopter dan octocopter yang membawa muatan yang berbeda. Jumlah energi yang digunakan drone tergantung pada seberapa berat drone itu sendiri, baterainya dan paket apa pun yang dibawanya – serta faktor lainnya, termasuk seberapa cepat itu bergerak dan kondisi angin.

Untuk tujuan membuat perkiraan keseluruhan, kami menetapkan drone quadcopter yang mampu mengirimkan paket 1,1 pon (0,5 kg) dan drone octocopter yang mampu memberikan paket 17,6 pound (8 kg), masing-masing dengan kisaran sekitar 2,5 mil (4 km). Kami mempertimbangkan berbagai teknologi baterai dan bahan bakar, tetapi berfokus pada baterai berbasis litium untuk kasus dasar kami, karena itulah yang memberi tenaga pada kebanyakan drone elektrik saat ini.
Membandingkan emisi
Meskipun itu melawan gravitasi untuk tetap lebih tinggi, sebuah drone elektrik menggunakan lebih sedikit energi per mil daripada truk pengangkut bahan bakar baja berat yang membakar solar. Tetapi truk pengiriman atau van dapat membawa banyak paket sekaligus, sehingga kebutuhan energi dan efek lingkungan perlu dialokasikan per paket.

Kendaraan pengiriman yang berbeda dapat berjalan di diesel, gas alam, listrik atau bensin, masing-masing dengan berbagai karakteristik energi dan emisi. Kami juga memasukkan efek lingkungan dari pembuatan bahan bakar ini dan pembuatan baterai kendaraan listrik. Energi yang diperlukan untuk mengubah minyak mentah menjadi bahan bakar diesel dapat menambah 20 persen atau lebih dari gas rumah kaca ke jumlah yang dihasilkan ketika bahan bakar dibakar. Dan sementara manufaktur baterai membaik, membuat baterai masih menghasilkan karbon dioksida.

Kemudian kami menghitung jumlah gas rumah kaca yang dipancarkan. Membakar satu galon bahan bakar diesel memancarkan sekitar 10 kg karbon dioksida, tetapi emisi dari listrik berbeda-beda berdasarkan wilayah, bergantung pada bagaimana ia dihasilkan. Beberapa daerah membakar lebih banyak batubara dan gas alam untuk menghasilkan listrik, sementara yang lain memiliki lebih sedikit bahan bakar fosil dan lebih mengandalkan tenaga nuklir, tenaga air, tenaga angin dan tenaga surya.

Secara umum, pembangkit tenaga listrik di AS semakin bersih dari waktu ke waktu. Untuk menunjukkan kisaran kebutuhan energi dan efek lingkungan, kami memberi perhatian khusus ke California, yang memiliki jaringan rendah karbon, dan Missouri, yang berada di wilayah yang padat karbon.

Gudang ekstra?
Selain itu, untuk melayani drone dengan jangkauan terbatas, perusahaan harus mengubah cara sistem pengiriman mereka menggunakan energi. Drones dapat mengangkut barang-barang dengan banyak kaki, hampir seperti Pony Express atau kereta kuda dengan kuda pada masa-masa awal Amerika Barat. Atau, saat Amazon sedang menguji, gudang lokal yang lebih kecil dapat melayani tujuan pengiriman utama dalam rentang drone.

Apakah Drone Pengiriman Baik untuk Lingkungan?