Vertikal abheben – auch mit starren Flügeln

Der österreichischen Versorger Austrian Power Grid AG (APG) setzt für Sicherheitschecks seines Stromnetzes Drohnen ein, die den Vertical-Take-Off mit Starrflügeln kombinieren.

Sicherheitschecks für das Stromnetz bedeuten für die Austrian Power Grid AG (APG) – wie auch für andere Versorger: Mitarbeiter müssen das gesamte Netz auf mögliche Schäden überprüfen. Da Stromleitungen oft in unwegsamem Gelände verlaufen, bedeutet das einen hohen Zeitaufwand.

Gut vorbereitet: Die besonderen Starrflügler werden von SmartDigital Concepts für den Einsatz bei APG konfiguriert. Foto: APG

Für die APG stellte sich daher die Frage: Wie kann sie die Überprüfungen schneller und mitunter auch sicherer für ihre Mitarbeiter gestalten? Der Versorger will nun auf den Einsatz von Drohnen setzen – in diesem Fall auf einen Typ, der die Vorzüge des Vertical-Take-Off und -Landing (VTOL) von Quadrocoptern mit den Flugeigenschaften eines Starrflüglers kombiniert. Für die APG gilt es, ein Stromnetz von 3.500 Kilometern Länge quer durch Österreich zu kontrollieren. Die Mitarbeiter des Unternehmens stehen dabei nicht nur vor einer entfernungsbedingten Herausforderung, wie Paul Zachoval und Rainer Wagenhofer, Projektleiter des Drohnen-Projektes der APG, veranschaulichen: „Unsere Kollegen vom APG-Leitungstrupp legen jedes Jahr die Strecke von Wien nach Peking zurück, um das APG-Netz auf mögliche Schäden hin zu überprüfen.“

Auch seien manche Schäden an Stromleitungen vom Boden aus nicht zu erkennen. Außerdem verhindern mitunter schlechte Witterungs- und Sichtverhältnisse Kontrollarbeiten. „Die Möglichkeiten, die Drohnen bei der Unterstützung dieser Kontrolltätigkeiten bieten, sind enorm“, betonen die beiden Projektleiter. APG entschied sich nun, den Einsatz in der Praxis zu testen. Aktiv werden Drohnen von SmartDigital Concepts (SDC) sowie deren deutschem Partner CONDOR Schutz- und Sicherheitsdienste GmbH, der die Fluggeräte über den Unternehmenszweig CONDOR-Solutions bereitstellt. SDC selbst konfiguriert Fluggeräte von Herstellern wie der Germandrones GmbH – etwa die SongBird – oder des chinesischen Anbieters airwing.ai für Inspektions- und Wartungsflüge. Den eingesetzten Drohnen ist eines gemein: Sie sind allesamt Starrflügel- UAVs, die gleichzeitig über flexible, in verschiedene Richtung steuerbare Rotoren verfügen, wie sie von Quadrocoptern bekannt sind.

Warum wurde diese Kombination gewählt?

Starrflügeldrohnen wie SongBird von Germandrones können eine vergleichsweise hohe Nutzlast – in diesem Fall bis zu zwei Kilogramm – bei gleichzeitig langen Flugzeiten tragen. Wie Germandrones etwa angibt, liegt die Flugdauer der SongBird in Abhängigkeit der tatsächlichen Nutzlast bei bis zu zwei Stunden.

Bei gängigen Starrflüglern besteht allerdings ein Problem: Sie müssen in der Regel mittels Katapult gestartet werden und können nicht wie Quadrocopter aus der Vertikalen abheben und landen. Besonders die Landung stellt einen heiklen Zeitpunkt für die Drohnentechnik dar. Außerdem besteht bei ihnen nicht die Möglichkeit, stabil auf einer Stelle in der Luft zu verharren. Das stellt Anwender immer wieder vor die Frage, welche Eigenschaften für den individuellen Einsatz wichtiger sind – lange Flugzeiten und hohe Nutzlast oder die Option, Standflug-Bilder zu erhalten.

Mit der Kombination aus Starrflügeln und Rotoren wie bei SongBird wird dieses Problem angegangen. Die Rotoren ermöglichen zum einen den Start und die Landung aus einer senkrechten Position heraus. Zum anderen können sich die eingesetzten Drohnen durch die Rotoren auch auf einer bestimmten Stelle in der Luft halten und damit zum Beispiel detaillierte Bilder von bestimmten Leitungsabschnitten aufnehmen. Alexander Schuster, CEO von SDC, betont: „Unsere Drohnen verfügen über Lasersysteme und spezielle Mess-, Spektral- und Thermalkameras.“ Damit sollen die Fluggeräte zusätzlich auch bei schlechter Sicht und Witterung zuverlässige, hochauflösende Bilder generieren.

Testflug in Dürnrohr

In Österreich gilt aber ähnlich zu Deutschland: Drohnenflüge ohne Sichtkontakt dürfen nur mit gesonderter Zulassung und in Verbindung mit einem Pilotenschein durchgeführt werden. Daher wurde für die Tests gemeinsam mit Austro Control, der Österreichischen Gesellschaft für Zivilluftfahrt, ein abgestecktes Gebiet rund um das Kraftwerk Dürnrohr definiert, in dem Mitarbeiter der SDC die Probeflüge unternommen haben. Die von den Drohnen aufgenommenen Bilder übermitteln Messwerte wie den Durchhängegrad einer Leitung direkt an die Leitstelle, die die Aufnahmen auswertet und daraufhin Rückmeldung über das Schadensbild geben kann.

Schuster fasst die bisherigen Testergebnisse zusammen: „Mit unserer neuen Technologie können präventive Wartungsarbeiten oder bestehende Mängel wie Defekte an Isolatoren und allen Mastsystemen zukünftig automatisiert ausfindig gemacht und dokumentiert werden.“ Mit dem außerdem entwickelten Datenanalyseverfahren Predictive Analytics will SDC den Versorger APG zudem darin unterstützen, präzise Vorhersagen über zu erwartende Schäden an den untersuchten Leitungen zu treffen – zum Beispiel durch eine Simulation für die Belastung von Stromleitungen durch Eis- und Schneelast. (vb)

www.apg.at

www.smart-digital.at

www.condor-solutions.de