Drohneninspektion: Transparenz von oben

16.11.2022 – In zahlreichen Projekten erproben Netzbetreiber den Einsatz von Drohnen zur Erfassung und Überwachung von Versorgungsinfrastruktur. Inzwischen gibt es zahlreiche interessante Anwendungsbereiche und Entwicklungen.

Oberirdische Stromnetze in der Höchst-, Hoch- und Mittelspannung zuverlässig zu überwachen und instand zu halten, ist eine personal- und kostenintensive sowie oft auch gefährliche Aufgabe. Die Trassen verlaufen in großer Höhe, oft weit entfernt von bewohntem Gebiet durch unwegsames Gelände. Von oben sind sie in der Regel einfacher zugänglich und damit ein perfektes Einsatzgebiet für Unbemannte Luftfahrzeuge (Unmanned Aerial Vehicle, UAV), besser bekannt als Drohnen. Mehrere Netzbetreiber und Versorger haben Pilotprojekte gestartet, teilweise sind die Fluggeräte bereits im realen Praxiseinsatz. Die Drohnen fliegen entlang von Stromtrassen, kommen aber auch zur Überwachung von Windenergieanlagen (WEA) oder Solarparks zum Einsatz.

Drohnen Stromnetz
Drohnen fliegen automatisiert Stromleitungen und -masten ab und erkennen Fehlerstellen. Foto: Danil Evskyi / shutterstock.com

Stromnetzbetrieb sicherer machen

Die Einsatzmöglichkeiten von Drohnen im Übertragungs- und Verteilnetz sind heute vielfältig: Sie fliegen automatisiert Stromleitungen und -masten ab und erkennen Fehlerstellen, sie dokumentieren den Fortschritt auf Baustellen aus luftiger Höhe oder entfernen Fremdkörper aus Leitungen. Insbesondere in schwer zugänglichen Gebieten kann die Befliegung mittels UAV viel Zeit einsparen. Ohne die fliegenden Helfer müssten die Teams die Strecken ablaufen, mit dem Auto abfahren oder dem Helikopter abfliegen. Die Leitungen müssten abgeschaltet werden, damit das Wartungsteam die Masten besteigen kann, um die genaue Fehlerstelle lokalisieren zu können. Gerade mit Blick auf diese Arbeiten direkt an der Leitung erhöht der Einsatz von UAVs erkennbar die Arbeitssicherheit.

Dabei zeigt sich, dass die kleinen Fluggeräte nicht nur sehr vielseitig sind, sondern auch eine interessante Alternative zur Inspektion und Überwachung per Helikopter darstellen. Naturgemäß sind Drohnen deutlich günstiger, unter anderem, weil die Nutzer:innen lediglich einen Drohnen-Führerschein erwerben müssen und nicht wie Hubschrauberpiloten speziell ausgebildet werden müssen. Mit den konventionellen Mess- und Überprüfungstechniken an Hubschraubern müssen Leitungen zudem oft mehrfach abgeflogen werden, um zum gleichen Prüfergebnis zu kommen wie das unbemannte Fluggerät, sodass mit letzterem Treibstoff, CO2-Emissionen sowie Lärmbelastungen reduziert werden.

Einige Drohnen müssen heute nicht einmal mehr auf Sicht geflogen werden. Gesteuert werden sie in diesem Fall entweder mittels Fernsteuerung oder sie fliegen eine vorher in der Bodenstation berechnete Route ab. In der Bodenstation kann das Fluggerät auch untergebracht und aufgeladen werden.

Drohnen Stromnetz Techniker
Gesteuert werden die Drohnen entweder mittels Fernsteuerung oder sie fliegen eine vorher in der Bodenstation berechnete Route ab. Foto: mtp26 / shutterstock.com

Digitale Erfassung von Versorgungsinfrastruktur

Ausgestattet mit Kameras und Spezialsensorik liefern Drohnen hochaufgelöstes Bild- und/oder Videomaterial, das für Datenaufbereitung und -analyse in unternehmenseigenen Systemen oder entsprechenden Cloudplattform-Lösungen weiterverwertet werden kann. In einer 3D-Ansicht ist dann beispielsweise sichtbar, ob Mastverstrebungen oder Fundamente beschädigt wurden, Isolatoren verschmutzt sind oder Leiterseile ausgebessert werden müssen. Die Fehlererkennung kann je nach Datenmenge entweder durch manuelle Auswertung oder automatisierte Verfahren erfolgen. Bei letzteren kommen häufig auch Machine-Learning-Algorithmen zum Einsatz, die die Auswertungssoftware darauf trainieren, mechanische Defekte an den Leitungen oder Abweichungen etwa beim Baumwachstum zu vorherigen Inspektionen eigenständig zu entdecken.

Werden die Trassen vollständig abgeflogen, entsteht in Summe ein Digitaler Zwilling der oberirdischen Leitungsinfrastruktur. Damit können Netzbetreiber sogar Extremereignisse, wie etwa den Sturz eines Baumes auf eine Leitung und deren Ausfall, simulieren und vorbeugende Maßnahmen erproben.

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Beim VNB Westnetz ist eine feuerspeiende Drohne im Einsatz, die Fremdkörper aus Freileitungen entfernen kann. Foto: Westenergie AG

Weitere Einsatzgebiete von Drohnen

Der Verteilnetzbetreiber (VNB) Westnetz vermeldet den Einsatz von über 50 Drohnen im Netzgebiet. Neben Mast- und Freileitungsinspektionen seien mit einem Feuerwerfer ausgerüstete Fluggeräte in der Lage, Fremdkörper wie Flugdrachen oder Müll aus Freileitungen zu entfernen. Bislang muss der Strom an der entsprechenden Freileitung abgestellt werden, mittels Hubsteiger wird der Fremdkörper dann entfernt. Mit feuerspeienden Drohnen entfällt dieser Aufwand.

Auch auf Baustellen seien die UAV nützlich: Dabei fliegen sie regelmäßig eine programmierte Flugroute über dem Baustellenbereich in einer Höhe von 30 bis 100 Metern ab. Die erstellten Aufnahmen werden mithilfe einer Software als 3D-Modell verfügbar gemacht. Dadurch können Baufortschritte festgestellt, Höhenprofile eingesehen und Distanzmessungen durchgeführt werden. Laut Westnetz kommt ein solches Drohnensystem auch in den von der Flutkatastrophe betroffenen Gebieten zum Einsatz, um den Neuaufbau planungstechnisch zu unterstützen und zu dokumentieren.

WEA und Solarparks überwachen

Bei der Wartung von Windenergieanlagen an Land und auf See sowie bei Solarparks kann die Effizienz mittels drohnengestützter Inspektion ebenfalls erhöht werden. Vor dem Flug wird eine Flugroute berechnet, sodass die Drohne die EE-Anlage autonom abfliegt. Am Fluggerät montierte Kameras und Sensoren erstellen hochaufgelöstes Datenmaterial, dass sich direkt nach Beendigung der Befliegung in einer Analysesoftware verarbeiten lässt, um daraus einen Schadensbericht zu generieren und die Ergebnisse in einen Prüfplan zu integrieren. Die klassische Schadensinspektion kann um weitere Anwendungen, zum Beispiel die berührungslose Blitzschutzmessung, erweitert werden. Als Alternative zur Dienstleistung bieten einige Unternehmen den Betreibern von WEA und Solaranlagen im Rahmen eines Lizenzmodells die Rechte zur Nutzung ihrer Drohnen- und Datenauswertungstechnologien an.

Schneller und wirtschaftlicher

Bei allen Einsatzfällen zeigt sich, dass Überwachung und Wartung von Assets durch Drohnen den gesamten Prüfprozess straffen können. Im Ergebnis reduzieren sich die Abschaltungen von Stromleitungen oder die Stillzeiten von Anlagen, sodass die Betreiber weniger Ertragsausfälle zu verzeichnen haben. (ds)

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