Drohnen zur Inspektion von Windkraftanlagen

Angesichts ihrer Fähigkeit, eine saubere, erneuerbare, kostengünstige und zuverlässige Energiequelle bereitzustellen, ist es keine Überraschung, dass Windkraftanlagen eine wichtige Rolle bei der Erreichung von Effizienzzielen spielen werden.

Nach Angaben der Internationalen Energieagentur (IEA) könnte diese schnell wachsende Form der erneuerbaren Energieerzeugung bis 2025 18 % des weltweiten Stroms liefern.

Aufgrund der erwarteten zusätzlichen Abhängigkeit von Windparks ist es unerlässlich, die Turbinen in einem Top-Zustand zu halten, um sicherzustellen, dass sie effizient laufen und eine längere Lebensdauer haben, um Leistung und Kapitalrendite zu maximieren.

Daher ist eine regelmäßige Inspektion von entscheidender Bedeutung. Und Drohnen bieten eine schnelle, genaue, sichere und effiziente Methode zur Erfassung dieser Daten, insbesondere im Vergleich zu alternativen Methoden wie Seilzugang oder bodengestützter Inspektion.

Warum sollte man das schließlich tun?

...was zeitaufwändig, arbeitsintensiv und teuer sein kann und erfordert, dass das Personal in der Höhe arbeitet ... wenn man eine Drohne einsetzen könnte ...

...um die Inspektionszeiten um 70 % zu verkürzen, gleichzeitig genaue Daten zu sammeln und das Personal von Gefahren fernzuhalten.

Dieser Blog untersucht die Vorteile des Einsatzes von Drohnen für die Inspektion von Windparks und stellt einige der besten Plattformen vor

Hagel, Schnee, Blitz, Regen, Salz und Staub sind nur einige der Dinge, denen die Komponenten von Windkraftanlagen standhalten müssen.

Daher sind Inspektionen von Windkraftanlagen von entscheidender Bedeutung für die Aufrechterhaltung der Sicherheit, Effizienz und Langlebigkeit von Windkraftanlagen sowie für die Maximierung der Kapitalrendite für Windparkbetreiber.

Regelmäßige Inspektionen tragen dazu bei, sicherzustellen, dass Windkraftanlagen ordnungsgemäß funktionieren und dass potenzielle Probleme erkannt und behoben werden, bevor sie zu größeren Problemen werden. Dies kann dazu beitragen, Ausfallzeiten zu reduzieren, die Energieproduktion zu steigern und die Lebensdauer der Turbine zu verlängern.

Darüber hinaus können regelmäßige Inspektionen dazu beitragen, Sicherheitsrisiken wie Rotorblattrisse und andere strukturelle Probleme, die zu Geräteausfällen führen könnten, zu erkennen und zu verhindern. Dies ist wichtig, um Arbeitnehmer und die Öffentlichkeit vor möglichen Verletzungen oder Schäden zu schützen.

Darüber hinaus können Inspektionen Daten und Informationen liefern, die für die vorausschauende Wartung verwendet werden können, sodass Windparkbetreiber Wartungs- und Reparaturarbeiten auf der Grundlage des tatsächlichen Zustands der Turbine und nicht auf der Grundlage eines festgelegten Zeitplans planen können. Dies kann dazu beitragen, Kosten zu senken und die Effizienz zu steigern.

Zu den häufigsten Mängeln an Windparks gehören:

Es gibt drei Hauptmethoden für die Inspektion von Windkraftanlagen. Diese sind:

Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über die Vorteile der Drohneninspektion im Vergleich zu den anderen Inspektionsmethoden.

Und jetzt werden wir tiefer in jeden dieser Bereiche eintauchen, um detaillierter zu sehen, wie Drohnen bei der Inspektion von Windkraftanlagen im Vergleich zu herkömmlichen, alternativen Methoden von Nutzen sein können.

Drohnen bieten eine sichere Inspektionsmethode, da Techniker nicht in der Höhe arbeiten müssen.

Durch den Einsatz verschiedener Spezialkameras können wichtige Erkenntnisse fest auf dem Boden festgehalten werden.

Abhängig vom Einsatzbereich der Drohne bieten einige Plattformen im Vergleich zu anderen Methoden die Möglichkeit, eine Inspektion bei stärkerem Wind durchzuführen.

Ebenso wie Drohnen bietet die bodengestützte Inspektion einen sicheren Weg, da der Fotograf am Boden bleibt – aber wie wir später in diesem Blog sehen werden, kann diese Methode eine begrenzte Datenerfassung ermöglichen.

Im Gegensatz dazu erfordert die Verwendung von Seilzugangs-/Hubarbeitsbühnen, dass Techniker in der Höhe arbeiten müssen, was den Risikofaktor und auch potenzielle Versicherungskosten erhöht.

Drohnen ermöglichen eine qualitativ hochwertige Datenerfassung.

UAS, die mit hochauflösenden Kameras und anderen Sensoren ausgestattet sind, können detaillierte Inspektionen durchführen und den Ingenieuren so ein besseres Verständnis des Zustands der Turbine vermitteln. Mit Luftinspektionstechniken können auch Bilder von allen vier Seiten der Turbine erfasst werden.

Durch die Möglichkeit, visuelle und thermische Sensoren zu nutzen, ermöglichen Drohnen eine vielseitige Methode der Datenerfassung für tiefere und vielfältigere Erkenntnisse.

Diese Nahaufnahme einer Windkraftanlage wurde beispielsweise mit einer Drohne und einer Zoomkamera aufgenommen – und das alles, während die Bediener am Boden arbeiteten. Beachten Sie, dass die Kamera kleinste Details wie die Seriennummer erfassen kann – ideal, um winzige Defekte an einer Windkraftanlage aus der Ferne zu erkennen.

Mithilfe voreingestellter Flugrouten ermöglichen Drohnen eine wiederholbare, automatisierte und konsistente Datenerfassung, und es können Karten und Modelle erstellt werden, um die Größe von Schäden zu messen.

Es stimmt, dass Seilzugangs-/Luftplattformen ein gutes Maß an Datenerfassung bieten, da das Personal verschiedene Teile der Turbine aus nächster Nähe betrachten und eine tiefgreifende Untersuchung über die Oberfläche hinaus erhalten kann. Und es gibt den zusätzlichen Vorteil, dass einige Wartungsarbeiten zum Zeitpunkt der Inspektion durchgeführt werden können.

Allerdings birgt diese Methode potenziell Probleme bei der Zugänglichkeit und menschliches Versagen ist unvermeidlich, was bedeutet, dass die Datenerfassung manchmal unzuverlässig oder unvollständig sein kann.

Die Datenqualität der Bodeninspektion kann sehr schlecht sein, insbesondere in den Schattenbereichen und den sich schnell bewegenden Teilen der Rotorblätter (zur Spitze hin).

Drohnen bieten eine extrem schnelle Methode zur Datenerfassung, die zwischen 15 Minuten und einer Stunde dauert.

Dies ist bei der Seilzugangs- oder Bodeninspektion nicht der Fall.

Der Seilzugang ist langsam, da die Installation des Seils und die anschließende manuelle Inspektion der Rotorblätter mehrere Stunden in Anspruch nehmen.

Auch die Bodeninspektion verläuft langsam, da die Aufnahme hochwertiger Bilder von allen Seiten der Turbine viel Zeit in Anspruch nimmt.

Aufgrund des Zeitfaktors ist eine Drohneninspektion eine äußerst effiziente Inspektionsmethode, sodass an einem Tag mehr Anlagen inspiziert werden können.

Die Kosten einer Windkraftanlage werden sowohl anhand der gesamten vor Ort verbrachten Arbeitsstunden als auch anhand der Einkommensverluste berechnet, die durch die Außerbetriebnahme der Anlage entstehen.

Beim Seilzugang muss die Turbine mehrere Stunden lang angehalten werden, was zu erheblichen Einnahmeverlusten und den Kosten für den Einsatz spezialisierter Techniker am Seil führt.

Außerdem stellt sich das Problem der Länge jeder Umfrage, da diese Methode mehr Personal erfordert, was zu höheren Arbeitskosten führt.

Im Gegensatz dazu bieten Drohnen ein hervorragendes Preis-Leistungs-Verhältnis und können sich positiv auf den ROI auswirken. Die Geschwindigkeit reduziert Ausfallzeiten, während die Arbeitskosten auf ein Minimum reduziert werden. Mithilfe von Drohnen können Windkraftanlagen aus der Ferne inspiziert werden, was den Reise- und Unterbringungsaufwand für die Arbeiter reduziert.

Und da Drohnen detaillierte Daten über den Zustand von Windkraftanlagenkomponenten liefern können – anhand derer sich vorhersagen lässt, wann eine Wartung oder ein Austausch erforderlich ist – werden dadurch wartungsbedingte langfristige Ausfallzeiten reduziert und die Gesamteffizienz des Windparks erhöht.

Die Bodeninspektion ist mittlerweile mit relativ geringen Kosten verbunden – die Einschränkungen im Vergleich zu einer Drohnenvermessung machen sie jedoch zu einer minderwertigen Lösung.

Effizient, genau, wiederholbar und sicher – Drohnen haben im Vergleich zu traditionelleren Methoden der Windparkinspektion erhebliche Vorteile.

Die folgende Tabelle bietet eine Zusammenfassung der Vor- und Nachteile jeder Methode – basierend auf den oben genannten Informationen – und zeigt, warum Drohnen eine optimierte Inspektionsmethode darstellen.

• Genaue Betrachtung des Schadens und tiefere Untersuchung über die Oberfläche hinaus.

• Bessere Möglichkeit, die Schwere und das Ausmaß des Schadens einzuschätzen.

• Möglichkeit zur Durchführung kleinerer Reparaturen während der Inspektion.

• Sichere Inspektion, da der Fotograf am Boden bleibt.

• Die Windkraftanlage muss nicht gestoppt werden (bei schwachem Wind).

• Zur Durchführung der Inspektion kann nur eine Person erforderlich sein.

• Sichere Inspektion, da das Personal am Boden bleibt.

• Schnelle Inspektion, die zwischen 15 Minuten und 1 Stunde dauern kann.

• Qualitätsdaten, die für eine detaillierte Inspektion und Messung der Größe und Lage der Schäden genutzt werden können.

• Möglichkeit, eine Inspektion bei stärkerem Wind im Vergleich zu anderen Methoden durchzuführen – im Hinblick auf den Windwiderstand der Drohne.

• Möglichkeit, Daten sowohl mit visuellen als auch mit thermischen Sensoren zu sammeln.

• Wiederholbare, automatisierte und konsistente Datenerfassung.

• Es werden mehr als drei Personen vor Ort benötigt (höhere Arbeitskosten).

• Zeitaufwendig; Normalerweise kann ein Techniker 1 bis 2 Turbinen pro Tag inspizieren, was zu einem Gewinnverlust führt, während die Windturbine außer Betrieb bleibt.

• Techniker arbeiten in der Höhe, daher besteht ein höherer Risikofaktor und höhere Versicherungskosten.

• Die Datenqualität ist schlecht, insbesondere in den Schattenbereichen und den sich schnell bewegenden Teilen der Rotorblätter (zur Spitze hin).

• Da die Kamera an unterschiedlichen Positionen aufgestellt werden muss, um die vier Seiten jedes Rotorblatts zu erfassen, ist diese Methode zeitaufwändig.

• Eine Messung und genaue Lokalisierung der Schäden ist aufgrund der unterschiedlichen Aufnahmewinkel der Bilder nicht möglich.

• Die erfassten Daten beschränken sich auf die Oberfläche der Klinge und oft können das Ausmaß und die Ursache eines Schadens nicht ermittelt werden.

Wärmebilddrohnen können bei der Inspektion von Windkraftanlagen helfen, indem sie einen detaillierten Überblick über den Zustand der Turbine liefern und potenzielle Probleme identifizieren, die mit visuellen Inspektionsmethoden möglicherweise nicht sichtbar sind.

Sie können Daten sammeln wie:

Dieser Artikel konzentrierte sich hauptsächlich auf Onshore-Windparks, Drohnen können jedoch auch für Offshore-Windparks eingesetzt werden.

Die oben aufgeführten Vorteile gelten für Windkraftanlagen auf See, aber UAS bieten auch für diese Anwendung spezifische Vorteile.

Das beinhaltet:

Insgesamt kann der Einsatz von Drohnen für Inspektionen von Offshore-Windparks eine sichere, kostengünstige, effiziente und detaillierte Möglichkeit zur Überwachung von Turbinen und zur Vorhersage, wann Wartung oder Austausch erforderlich sind, darstellen.

Bei der Inspektion von Windenergieanlagen per Drohne gibt es mehrere Arbeitsabläufe, um eine möglichst umfassende Datenerfassung zu ermöglichen.

Die folgenden Informationen beschreiben optimale Inspektionsmethoden für jeden Teil der Turbine.

Der Turm ist in drei Hauptkomponenten unterteilt:

Die Hauptprobleme sind Korrosion, Pilzbefall und Öllecks. Am Fundament können wir auch Risse in der Oberfläche rund um den Turm erkennen.

Um Daten aus diesem Teil der Turbine zu erfassen, fliegt die Drohne um den Turm herum und erfasst Daten von vier Seiten, die einen Ausrichtungsunterschied von 90 Grad aufweisen.

Die Gondel verfügt über mehrere Inspektionsbereiche. Die wichtigsten zu prüfenden Teile sind die folgenden:

Die Gondel sollte von allen Seiten inspiziert werden, wie die Grafik unten zeigt.

Blattinspektionen können auf drei Arten durchgeführt werden: 12 Uhr, 6 Uhr oder feste Position.

Jede Methode hat Vor- und Nachteile, wie unten aufgeführt.

• Größtenteils klarer Hintergrund

• Möglichkeit zur einfachen Aufnahme klarer Bilder der Hinterkante

• Es sind keine komplizierten Manöver erforderlich, um entlang des Rotorblatts zu fliegen

• Keine Hindernisse um die Klinge herum

• Der Flug kann sowohl manuell als auch mit einer automatisierten Mission durchgeführt werden

• Leichtigkeit des Zugangs

• Arbeiten Sie in der geringstmöglichen Höhe

• Schneller (im Vergleich zu 12 Uhr)

• Energieeffizient

• Besseren Sichtkontakt zur Drohne halten

• Es sind keine komplizierten Manöver erforderlich, um entlang des Rotorblatts zu fliegen

• Der Flug kann sowohl manuell als auch mit einer automatisierten Mission durchgeführt werden

• Äußerst zeiteffizient

• Energieeffizient (ein Satz Batterien reicht aus)

• Die Klingen müssen während der Inspektion nicht gedreht werden

• Ideal für windstille Bedingungen

• Zeitaufwändig, da jedes Messer bewegt und in dieser Position angehalten werden muss

• Die Drohne muss die maximale Höhe der Windkraftanlage erreichen, daher ist sie nicht leistungswirksam

• Erschwerter Sichtkontakt zur Drohne aufgrund der großen Höhe.

• Zeitaufwändig, da jedes Messer bewegt und in dieser Position angehalten werden muss

• Es liegt ein Hindernis vor, da sich der Turm direkt hinter der Hinterkante befindet

• Die Hinterkante kann nur teilweise aus einem diagonalen Winkel inspiziert werden

• Es ist ein spezifischer automatisierter Flugplan erforderlich

• Diese Art der Inspektion ist bei manueller Bedienung sehr schwierig

• Die Neigung des Kardanrings sollte immer direkt vertikal zum Blatt eingestellt werden

• Mehrere Seiten der Rotorblätter sollten mit einem nach oben gerichteten Kardanring inspiziert werden (z. B. die Seite, die bei der 3-Uhr-Position des Rotorblatts der Erde zugewandt ist).

• Die Mission muss sorgfältig geplant werden, um Hindernisse zu vermeiden

Drohnen sind ein großartiges Werkzeug für die Inspektion von Windparks und einige der führenden Lösungen kommen von DJI. Diese beinhalten:

Die M300 RTK ist die vielseitigste Drohne von DJI. Es eignet sich hervorragend für Inspektionen von Windkraftanlagen und verfügt über austauschbare Nutzlastfunktionen, die sich in eine Vielzahl von Nutzlasten integrieren lassen – darunter visuelle/Zoom- und Wärmebildkameras, Scheinwerfer und Kartierungskameras wie die P1 für Photogrammetrie, die L1 für LiDAR und Photogrammetrie und die GeoSLAM ZEB Horizon LiDAR-Scanner – und kann mehrere Zubehörteile gleichzeitig transportieren.

Dank ihres starken Einsatzbereichs – wie der Wetterschutzklasse IP45, einer Windgeschwindigkeitsbeständigkeit von 15 m/s und einer Betriebstemperatur von -20 °C bis 50 °C – kann die Drohne Windkraftanlagen unter verschiedenen Bedingungen inspizieren und ist besonders vorteilhaft für den Einsatz bei Inspektionen von Offshore-Windkraftanlagen wurden auf See widrige Bedingungen festgestellt.

Bei Verwendung mit der H20-Serie kann die Drohne intelligente und automatisierte Inspektionsfunktionen durchführen.

Die Erfassung und Positionierung in sechs Richtungen erhöht die Flugsicherheit beim Fliegen um oder in der Nähe von Windkraftanlagen, während die lange Flugzeit bedeutet, dass mehr Daten in einer Mission gesammelt werden können, und die Hot-Swap-Batteriefunktion reduziert die Ausfallzeiten der Drohne.

Die M30-Serie ähnelt in der Leistung dem M300 RTK (obwohl sie über eine feste Nutzlast verfügt), ist jedoch eine kleinere, tragbarere Option.

Seine maximale Flugzeit von 41 Minuten erhöht die Effizienz, während seine Schutzart IP55, sein Betriebsbereich von -20 °C bis 50 °C und seine Windgeschwindigkeitsbeständigkeit von 15 m/s es ihm ermöglichen, Windpark-Inspektionsdaten unter verschiedenen Bedingungen zu sammeln.

Intelligente Inspektionsfunktionen wie die Zielpunktmarkierung machen die Inspektion von Windkraftanlagen effizienter, während eine Reihe von Sicherheitsfunktionen die Sicherheit bei jedem Einsatz erhöhen.

Im Gegensatz zur M300 RTK verfügt die M30-Serie über ein festes Kamerasystem – es fehlt ihr also die Vielseitigkeit der M300 –, sie verfügt jedoch über hochwertige Sensoren für die Windparkinspektion, wie eine 12-MP-Weitwinkelkamera und eine 48-MP-Zoomkamera. Der M30T ist außerdem mit einem Wärmesensor (Auflösung 640 x 512) für thermische Windparkinspektionen ausgestattet. Die Drohne kann mit dem Suchscheinwerfer und Lautsprecher LP12 integriert werden, um bei schlechten Lichtverhältnissen Bereiche einer Windkraftanlage zu beleuchten.

Die Mavic 3 Enterprise-Serie bietet eine äußerst tragbare und vielseitige Lösung für die Inspektion von Windkraftanlagen: Die Mavic 3E liefert Qualitätsdaten in Vermessungsqualität, während die Mavic 3T (siehe Abbildung unten) die Erfassung thermischer Daten ermöglicht.

Beide Drohnen sind faltbar und mit knapp über 900 g deutlich leichter und kompakter als die M300 RTK- und M30-Serie.

Die Mavic 3E ist dank ihres breiten Sensors in Vermessungsqualität (4/3 CMOS, 20 MP, mechanischer Verschluss, schnelle Aufnahme in 0,7-Sekunden-Intervallen) und der 12-MP-Telekamera mit Zoomfunktion eine gute Wahl für die Inspektion von Windkraftanlagen – ideal für die Identifizierung von Windparks Mängel aus der Ferne.

Mittlerweile kann die Mavic 3T dank ihres 640 x 512-Wärmesensors, ihrer 48-Megapixel-Weitwinkelkamera und ihrer 12-Megapixel-Zoomkamera für visuelle und thermische Inspektionen von Windparks eingesetzt werden.

Die Drohnen – die über Funktionen zur Missionsplanung verfügen – können für eine höhere Präzision in ein RTK-Modul integriert werden, können eine maximale Flugzeit von 45 Minuten erreichen und profitieren von der omnidirektionalen Erfassung. Allerdings verfügen sie im Gegensatz zur M300 RTK und M30 über keine IP-Schutzart.

Die DJI Mini 3 Pro ist eine beliebte Wahl für die Inspektion von Windkraftanlagen und eine besonders nützliche Einstiegsdrohne für Leute, die gerade erst anfangen oder den Anwendungsfall testen.

Obwohl ihm einige der fortschrittlicheren Funktionen der leistungsstärkeren Enterprise-Plattformen von DJI fehlen, hat der Mini 3 Pro einiges zu bieten.

Sein Gewicht von unter 250 g macht es äußerst tragbar. Dadurch wird es auch in die sicherste Gewichtsklasse eingestuft und bedeutet, dass die Bediener kein Drohnentraining benötigen (A2 CofC oder GVC – obwohl wir dies empfehlen, um die Pilotenkompetenz zu verbessern) und dass Piloten in der Unterkategorie A1 der offenen Kategorie (Flüge über unbeteiligte Gebiete) operieren können Menschen, aber nicht über Menschenmassen), was einen großen Spielraum für Dachinspektionen bietet, ohne dass CAA-Genehmigungen usw. erforderlich sind.

Die Drohne kann 4K/60fps-Videos aufnehmen, 48MP-Fotos auf einem 1,3-Zoll-Sensor erzielen und hat eine Flugzeit von 34 Minuten. Außerdem ist sie im Vergleich zu den anderen in diesem Artikel genannten Drohnen deutlich kostengünstiger.

Der Einsatz von Drohnen zur Inspektion von Windkraftanlagen kann detaillierte und genaue Daten liefern, die Effizienz und Sicherheit verbessern, Kosten senken und die Gesamtleistung des Windparks steigern.

Daher sind UAS zu einem wichtigen Instrument für die Inspektion von Windkraftanlagen geworden und bieten erhebliche Vorteile im Vergleich zu traditionelleren Methoden, die weniger effizient, weniger sicher, weniger detailliert und weniger regelmäßig sein können als Inspektionen durch Drohnen.

Um mehr über den Einsatz von Drohnen für die Inspektion von Windkraftanlagen zu erfahren und Ihr Drohnenprogramm zu starten oder zu skalieren, wenden Sie sich an heliguy™, das Drohnenberatung, Lieferung, Support, Schulung und Reparaturen anbietet.

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