Mit Drohnen und Allradfahrzeugen in Gebiete vordringen, die noch nie ein Inspekteur betreten hat

Alles läuft super, bis etwas schiefgeht. Das regelmäßige Inspizieren von Stromleitungen gehört zu den wichtigsten Pflichten von Energieunternehmen. Bei dieser Aufgabe kommt bereits Drohnentechnologie zum Einsatz, zudem ist die Durchführung vergleichsweise einfach, solange das Terrain zugänglich ist und das Wetter mitmacht.

Doch nicht selten kommt es vor, dass Wirbelstürme und Hochwasser ganze Landstriche verwüsten. Solche Gebiete sind für Personal, das mit der Inspektion von Strommasten und mit komplexen Reparaturen beauftragt wurde, nicht mehr gefahrlos erreichbar.

Aus diesem Grund hat sich das ukrainische Drohnenunternehmen DroneUA mit dem Allradfahrzeug-Anbieter Sherp zusammengetan, um im Rahmen eines Pilotprojekts für DTEK eine der schwierigsten Herausforderungen zu meistern, vor der Kunden aus dem Energiesektor stehen.

Möglichst gefahrloser Zugang zu Hochrisiko-Stromleitungen

Die Idee, Allradfahrzeuge und Drohnen miteinander zu kombinieren, entstand im Zuge der Suche nach einer Alternative zu Hubschraubern. Diese traditionelle Vorgehensweise bringt eine Reihe von Problemen mit sich, denn sie ist personal- und kostenintensiv, erfordert erhebliche Ressourcen und ist mit langen Wartezeiten verbunden. 

Die Markteinführung der wetterfesten DJI Matrice 300 RTK war ein Wendepunkt für das Team von DroneUA, denn hier bot sich die Möglichkeit, Kunden aus dem Energiesektor eine Lösung zu liefern, mit der sich Gefahren für Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter minimieren lassen und die auch bei schlechtem Wetter funktioniert.

Doch auch bei Verwendung einer Matrice 300 RTK existieren beachtliche Risiken und Herausforderungen, die sich nicht allein mit Drohnentechnologie bewältigen lassen:

1. Die wassergesättigten Böden rund um Kiew bieten oft keinen direkten Zugang zu den Stromleitungen. Manchmal warten Unternehmen, bis der Boden gefriert, damit sie an die Inspektionsziele herankommen, was die Wartungsfrequenz auf einen Einsatz pro Jahr beschränkt. 
   
   
2. Die Durchführung von Inspektionen ausschließlich im Winter und auf vereisten Straßen und zugefrorenen Flüssen birgt nach wie vor die Gefahr, dass Mitarbeiter in Flüsse fallen, deren Eisschicht nicht tragfähig genug ist.
   
   
3. Parzellen, die durch Flüsse getrennt sind, sind für das Fachpersonal mit kleinen Booten erreichbar, aber es ist nahezu unmöglich, die gesamte benötigte Ausrüstung per Boot zu transportieren. 
   
   
4. Selbst beim Einsatz robuster Drohnen wie der Matrice 300 RTK kann es schwierig sein, einen geeigneten Start- und Landeplatz in Sümpfen und Feuchtgebieten zu finden.

Drohnen und Allradfahrzeuge sollen Daten in gefährlichen Gegenden sammeln

Im Rahmen des Pilotprojekts für DTEK wurde die Matrice 300 RTK mit einem Sherp Allradfahrzeug kombiniert, um zwei Spezialaufträge für den größten privaten Energieversorger der Ukraine ausführen zu können:

1. Transport eines Teams von Spezialisten in unzugänglichem Gelände
2. Möglichst effizientes Sammeln von Daten mit Hilfe präziser Kameras und Bildgebungssoftware

Vorgesehen war die Drohneninspektion entlang eines zwei Kilometer langen Teilstücks der Stromleitungen in der kaum zugänglichen Gegend von Boryspil, einem Feuchtgebiet im Großraum Kiew. Das Allradfahrzeug war in der Lage, die Teams in der Gegend zu befördern, und diente zugleich als Startplatz für die Matrice 300 RTK.

Die montierte Wärmebildkamera half den Inspektoren beim Digitalisieren von Netzabschnitten, die bislang nur schwer erreichbar waren und bei der Erkennung von überhitzten Stellen an den Masten, die eine plötzliche Abschaltung hervorrufen könnten.

Das Team von DroneUA verließ sich sowohl auf manuelle Flüge als auch auf automatisierte Einsätze aus dem Inneren des Allradfahrzeugs heraus, um 3D-Modelle und Orthofotokarten zu erstellen – eine Vorgehensweise, die das Interesse weiterer Energieunternehmen geweckt und Sherp dazu veranlasst hat, an einer kombinierten Lösung aus ATV und Drohnen für Großprojekte der Vereinten Nationen zu arbeiten.

Stromleitungsinspektion in tückischem Feuchtgebiet: mit Drohnen und Allradfahrzeugen kein Problem

Hauptmerkmale der Matrice 300 RTK für Stromleitungsinspektionen

Die Matrice 300 RTK ist der Traum eines jeden Inspektors, und fast alle ihre Merkmale haben sich als äußerst nützlich für diesen Auftrag erwiesen. Nach Einschätzung von DroneUA ist das Gelingen der Fallstudie vor allem auf die folgenden Aspekte zurückzuführen:

• OcuSync Enterprise – Dass man sich auf eine stabile Verbindung über bis zu 15 Kilometer verlassen konnte, war genau das, was man brauchte, um die gesamte Distanz der geplanten Inspektion zu bewältigen.
• 55 Minuten Flugzeit und Hot-Swap-fähiges Akkusystem – Bei einem so großen Gebiet kam es auf die Flugzeit der Drohne und auf schnelle Akkuwechsel an. Wenn sich der Ladezustand der Drohne dem kritischen Bereich näherte, flog das Team auf direktem Weg zum Fahrzeug zurück, wo der Pilot und die Techniker die Akkus direkt vom Autodach aus wechseln konnten.

• Omnidirektionales Erkennungs- und Positionierungssystem – Die Stromleitungen verliefen in unmittelbarer Nähe eines dichten Walds, und die omnidirektionale Kollisionsvermeidung der M300 RTK trug dazu bei, dass Drohne, Bäume und Stromleitungen keinen Schaden nahmen.
• Schutzart IP45, -20 °C bis 50 °C Betriebstemperaturbereich sowie Windunempfindlichkeit – Das Team war bei Wind und Regen im Einsatz. Zum Teil gab es heftige Niederschläge, bei denen die Drohne die versprochene Stabilität und Ausdauer bewies.
• KI-Stellenüberprüfung und Wegpunkte 2.0 – Diese Funktionen erleichterten die Nachbearbeitung der gesammelten Daten und halfen den Akteuren, die wichtigsten Details im Auge zu halten.
• Optimierte duale Steuerung durch zwei Piloten – Die Möglichkeit, die Kontrolle an eine andere Pilotin zu übergeben, war ausschlaggebend für die unterbrechungsfreie Inspektion eines langen Stromleitungsabschnitts. Diesmal setzte das Team mehrere Pilotinnen und Piloten in verschiedenen Abständen ein, um die Einsatzdistanz zu vergrößern und auf jeden Fall zu verhindern, dass die Drohne verloren ging.
• DJI Terra – Dank der vollständig integrierten Kartierungssoftware konnte das Team von DTEK die Nachbearbeitung mit einem simplen Drag-and-Drop-Workflow direkt von der Nutzlast aus automatisieren. Aufgrund der mühelosen Handhabung war DTEK in der Lage, Anomalien und Gefahrenbereiche an Netzkomponenten zu erkennen, die vormals nicht ohne Weiteres inspiziert werden konnten.

Ausführliche Inspektionen von Stromleitungen mit der Matrice 300 RTK

Zeitersparnis und Schutz von Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern bei hochriskanten Stromleitungsinspektionen

Letztlich gelang es den Spezialisten von DTEK bei dem Einsatz, alle benötigten Daten zu dem zwei Kilometer langen Teilstück in nur anderthalb Stunden zusammenzutragen. Zum Vergleich: Eine Inspektion per Hubschrauber dauert normalerweise 12 Stunden, wenn man die zusätzliche Wartezeit wegen der unvorhersehbaren Wetterlage berücksichtigt. 

Die Fallstudie lieferte den Teams zahlreiche Erkenntnisse im Hinblick auf den Ausbau und die Umsetzung der Lösung im Dienste anderer Energieunternehmen und Versorgungsanlagen mit ähnlichen Herausforderungen – auch in anderen Gegenden.

Der Pilot kann die Drohne vom Dach des Allradfahrzeugs aus starten und landen

Kleinere Inspektionsdrohnen wie die Mavic 2 Enterprise können vom Cockpit aus durch die Dachluke gestartet werden

1. Laut Welternährungsprogramm der Vereinten Nationen sind Allradfahrzeuge 16-mal erschwinglicher als klassische Fluggeräte (Hubschrauber), wenn es um das Erreichen unzugänglicher Gegenden geht. Andererseits lassen sich Aufgaben mit Drohnen achtmal schneller erledigen als mit herkömmlichen Mitteln.
2. Drohnen verbessern nicht nur die Inspektionseffizienz, sondern decken auch potenzielle Schwachstellen auf und ermöglichen die Planung von Gegenmaßnahmen, bevor es zu spät ist.

Die zahlreichen Vorteile für alle an dem Einsatz beteiligten Akteure, vor allem aber für Kunden aus dem Energiesektor, sind kaum von der Hand zu weisen. Doch der Gewinn aus diesem Pilotprojekt geht weit über Zahlen hinaus.

Für DroneUA war es das Zusammenspiel aller Akteure, die auf ein gemeinsames Ziel hingearbeitet haben, was manchmal wertvoller ist, als alles auf eigene Faust machen zu wollen.