Pour la plupart des ménages, les factures d'énergie constituent des dépenses régulières et coûteuses. Ces coûts atteignent leur maximum pendant les mois d'hiver, lorsque le froid arrive. La U.S Energy Information Administration prévoit qu'à l'hiver 2022 les coûts énergétiques des ménages atteindront leur niveau le plus élevé depuis des années en raison de l'augmentation des prix au détail de l'énergie.
Les propriétaires peuvent lutter contre cette augmentation de deux façons : mettre une couche supplémentaire et baisser le thermostat, ou bien prendre des mesures pour réduire les pertes de chaleur domestique au minimum. Cette deuxième solution est de plus en plus populaire, car une meilleure isolation peut permettre de réaliser des économies importantes à long terme.
La première étape pour réduire les pertes de chaleur consiste à comprendre d'où elles proviennent. La situation varie en fonction de l'âge de la maison et de son emplacement, mais les murs extérieurs, les fenêtres et les toits sont généralement les principaux responsables. Comment savoir si votre bâtiment laisse échapper inutilement de la chaleur et de l'argent ?
Une initiative menée à Warren, dans le Minnesota, démontre que les drones et les inspections thermiques peuvent constituer une grande partie de la solution.
Inspection thermique des toitures : l'initiative d'une ville en matière d'économie d'énergie
Warren est une petite ville du nord du Minnesota. Les hivers y sont très froids, mais ses habitants bénéficient d'un avantage considérable en termes d'énergie : la ville possède et gère l'ensemble de ses services publics. Cette dynamique incite l'administration locale et la communauté à réduire les coûts de chauffage et à rendre chaque maison et structure aussi efficace que possible.
Avec l'aide du Northland Community and Technical College, Warren a donc lancé une initiative énergétique en 2017. Les étudiants du département d'aérospatiale de Northland, qui étudient les systèmes aériens sans pilote et l'analyse d'images, ont été chargés de réaliser une cartographie thermique de toute la ville. Le partenariat est gagnant-gagnant : les étudiants acquièrent une expérience pratique dans le secteur émergent des drones, tandis que la ville obtient des données aériennes qui mettent en évidence la façon dont les bâtiments locaux perdent de la chaleur.
Chaque bâtiment de Warren étant cartographié thermiquement, les habitants peuvent se rendre à l'hôtel de ville pour se faire une idée de leurs pertes de chaleur. « De cette façon, ils peuvent prendre une décision qui leur permettra de réaliser des économies d'énergie et de coûts optimales », a déclaré Shannon Mortenson, l'administratrice municipale de Warren, dans le podcast sur les règles énergétiques locales.
Les analyses thermiques mettent en évidence les pertes de chaleur et signalent les zones, généralement des toits, des murs, des fenêtres et des portes, qui nécessitent une isolation supplémentaire ou un remplacement complet. L'objectif est de fournir des résultats ainsi qu'un accès à un programme de financement inclusif, qui permettra aux résidents d'obtenir un prêt de la ville pour améliorer leur efficacité énergétique. Le prêt est progressivement remboursé par le biais de la facture d'électricité habituelle et, une fois le remboursement terminé, le propriétaire conserve les économies réalisées.
Mortenson estime que le projet a été bénéfique pour la ville et ses habitants. « Au niveau de la ville, nous pouvons déterminer la perte d'énergie globale dans la communauté et l'endroit où cette perte d'énergie se produit. » [Cela nous a permis d'apprendre] « comment être plus efficaces, comment être de bons intendants, comment atténuer le changement climatique et comment améliorer la durabilité au sein de notre communauté. »
Capture de données thermiques en cas de gel
Zackary Nicklin est l'instructeur en systèmes d'aéronefs sans pilote qui dirige le programme UAS au Northland Community & Technical College. Il explique que la formation pratique constitue une part importante des diplômes délivrés par l'établissement concernant les petits UAS. En 2017, les étudiants ont eu l'occasion de recueillir des données thermiques pour la ville de Warren. Le fonctionnement de la flotte Northland, qui comprend un certain nombre d'appareils et de capteurs DJI Enterprise, notamment les capteurs thermiques M210 RTK, Inspire 2 et Zenmuse XT et XTR, a été un mécanisme d'apprentissage essentiel.
Comme pour n'importe quel projet pilote, le processus d'apprentissage a été difficile. Pour recueillir des données thermiques utiles, les étudiants devaient voler en hiver, lorsque les habitants chauffaient activement leur maison et que la différence entre les températures extérieure et intérieure était la plus marquée. Mais il est vite devenu évident que d'autres facteurs entraient en jeu. Les analyses thermiques ont commencé en novembre, mais les basses températures et les vents violents occasionnels ont réduit l'efficacité des batteries des drones. De plus, juste après le coucher du soleil, la chaleur résiduelle de la journée mettait plus de temps à se dissiper.
Nicklin a décidé d'effectuer les analyses par nuit calme, parfois jusqu'à deux heures du matin, dans des conditions bien en dessous de zéro. Les élèves ont continué à voler jusqu'à ce qu'ils aient trop froid ou que la section ciblée soit terminée.
La plupart des processus de cartographie étaient familiers. Par exemple, l'équipe a travaillé selon un modèle de grille, chaque zone a été repérée avant le décollage pour veiller à ce que les objets de grande taille soient évités, et les vols ont été planifiés et exécutés à l'aide de Pix4D. Les températures hivernales ont également donné lieu à quelques situations incongrues.
Comme le fait par exemple de voir des pilotes se déplacer à deux heures du matin dans le froid glacial du Minnesota pour ne pas perdre de vue leur appareil.
Les batteries ont également fait l'objet d'une attention particulière. Celles qui étaient complètement chargées ont été stockées dans un refroidisseur pour les maintenir à une température contrôlée ou bien laissées dans le camion avec le chauffage allumé. Les appareils sur lesquels l'équipe s'est appuyée ont également été affectés par les conditions météorologiques. Des coussinets chauffants ont été collés à l'arrière des tablettes pour éviter qu'elles ne deviennent insensibles. Une combinaison de chauffe-mains et de mitaines a également été nécessaire pour manipuler délicatement les manches de contrôle et les écrans sans s'engourdir les mains. Juste après le décollage, les drones ont dû maintenir un vol stationnaire pendant quelques minutes pour réchauffer les batteries et permettre au capteur de la caméra de s'adapter à la température ambiante.
La deuxième phase de l'initiative consistait pour les étudiants à assembler les images et à les superposer à une carte SIG. En combinant les photos de chaque structure avec une signature thermique reflétant ses pertes de chaleur, ils ont pu établir une corrélation entre l'âge du bâtiment et l'importance des fuites thermiques.
Les meilleurs drones pour les inspections thermiques des toitures
Si vous planifiez votre propre initiative de cartographie thermique, vous aurez besoin d'un drone capable, robuste, économe en énergie et compatible avec les charges utiles infrarouges. Nous vous recommandons deux appareils pour capturer les données thermiques à grande échelle.
Mavic 3T
Le Mavic 3T est la plus petite solution de cartographie thermique de DJI, avec des caméras thermiques et visuelles haute résolution. Son capteur infrarouge de 640×512 px est associé à un positionnement RTK centimétrique pour des missions de cartographie thermique précises. Cet appareil est rapide à déployer, facile à piloter, léger et offre une durée de vol maximale de 45 minutes.
Matrice 30T
La Matrice 30T est l'équilibre parfait entre puissance et portabilité. Il offre des performances de caméra de premier ordre, la résistance aux intempéries et l'adaptabilité environnementale que vous attendez d'un Matrice, le tout dans une cellule compacte.
Matrice 300 + H20T
Le Matrice 300 est la plateforme industrielle phare de DJI. Il est capable de fonctionner dans des environnements et des conditions météorologiques extrêmes. Avec un temps de vol de 55 minutes, la détection d'obstacles dans six directions et la compatibilité avec les options de charge utile les plus avancées de DJI, cet appareil robuste ne vous décevra pas. La H20T est une charge utile multi-capteurs qui inclut une caméra zoom 20 MP, une caméra large 12 MP, un télémètre laser de 1 200 m et une caméra thermique de 640 × 512 pixels. Elle est idéale pour les missions de cartographie thermique dans des conditions difficiles.
Des drones thermiques pour un futur plus écologique
L'initiative de cartographie thermique de Warren illustre parfaitement la manière dont la technologie des drones peut aider à renforcer les communautés et prendre des décisions éclairées en matière d'efficacité énergétique. Bien sûr, le projet a été facilité par la présence des services publics de la ville et d'une université voisine remplie d'étudiants ayant besoin d'une expérience en matière d'aéronefs sans pilote. Mais cela ne veut pas dire pour autant que ses éléments fondamentaux ne peuvent pas être reproduits dans les communautés du monde entier.
En fait, le projet a été inspiré par la participation de Warren au Climate Smart Cities Partnership. Des missions de cartographie similaires ont été menées en Allemagne à Arnsberg (ville partenaire de Warren) et les deux résultats ont été comparés.
La durabilité énergétique n'a jamais été aussi importante et la cartographie thermique n'est qu'une façon parmi d'autres pour les drones de soutenir les efforts environnementaux et de poser les bases d'un avenir plus écologique. Pour découvrir d'autres applications écologiques et inspirantes des drones, nous vous invitons à lire l'article Comment les drones sauvent le monde.
