Flugroboter : Wo Drohnen sich lohnen

Auf 70 Milliarden Euro schätzt der Informationsdienst „BI Intelligence“ den weltweiten Markt für Drohnen. Kein Wunder, sind die kleinen fliegenden Roboter leicht zu bauen und im Betrieb wesentlich günstiger als Helikopter. Zum Vergleich: Eine Drohne kostet im Durchschnitt rund 2.000 Euro. Der Betrieb eines Helikopters verschlingt dagegen rund 10.000 Euro pro Stunde. Je nach Einzelfall gestaltet sich das Einsparungspotenzial. Denn Pipelines, Windräder oder Bahnschienen müssen zur Ermittlung ihres Zustandes von Experten Meter für Meter inspiziert werden. So sind Brückeninspektionen sehr aufwändig, weil die Brücken dafür häufig mehrere Tage gesperrt werden müssen und ein nicht selten gefährlicher Einsatz vieler Menschen notwendig ist. Drohnen erledigen dies automatisiert und in der Regel während laufendem Betrieb.

„Viele Anwendungen werden aber erst durch Drohnen möglich. Zum Beispiel durch die ‚minimalinvasive‘ Luftbildfotographie sowie der Zugang zu sonst für die Standard-Luftfahrt unzugängliche Umgebungen“, erklärt Andreas Kercek, Research Manager Lakeside Labs, Klagenfurt. Denn Rotorluftströme oder Motorenlärm der Hubschrauber können eine visuelle Szenerie in nächster Nähe stark beeinflussen. Man denke zum Beispiel nur an Pflanzenfelder oder scheue Tiere. Daraus ergeben sich neue Einsatzgebiete: das „Precision Farming“ (Monitoring des Weide- und Pflanzenbestands hinsichtlich Wasser- und Zuckergehalt bei Pflanzen, Reifegradbestimmung, Messung der Pflanzenvitalität oder Tiergesundheit) bis hin zum Katastrophenmanagement (zeitnahe Klärung der Schadenslage, Lokalisierung von Personen und giftiger Gase etc.).

Intelligente Drohnen sind mit Kameras und anderen Sensoren wie zum Beispiel Beschleunigungsmesser, Gyroskope und GPS ausgestattet. So ist es heute relativ einfach, einzelne Bilder und Daten von einem Ort oder einer Region zu sammeln. Die Herausforderung liegt jedoch eher darin, die einzelnen Daten – als stimmiges Mosaik – sinnvoll zusammenzuführen. Dies bestätigt auch Philipp Knopf, Geschäftsführer Skyability GmbH, einem Full-Service Anbieter von professionellen Dienstleistungen mit Flugrobotern in Siegendorf: „Das Kosteneinsparungspotenzial kann nur dann effektiv genutzt werden, wenn die Daten auch richtig interpretiert und verarbeitet werden. Deshalb wird die Interpretation der Daten in den meisten Fällen nicht vom Kunden, sondern von uns übernommen. Was uns tatsächlich einschränkt, sind die gegenwärtig noch geringen Reichweiten auf Grund der limitierten Energiespeicher.“

Am Imperial College London konnten aktuell die Technologien Drohnen und 3D-Druck erfolgreich „im Labor“ zusammengeführt werden. Das heißt, Drohnen transportieren Chemikalien, die miteinander vermengt einen Polyurethan-Schaum erzeugen, um dann vor Ort Leckagen an Behältern zu verschließen. Eine zweite, kräftige Hexacopter-Drohne transportiert den Behälter dann sicher ab. Ein mögliches Szenario wäre hierfür das Verschließen und Transportieren von radioaktiven Abfällen. Derzeit können die Hexacopter nur maximal 2,5 kg tragen. Eine Aufrüstung der Konstruktion auf bis zu 40 Kilogramm soll möglich sein. Grobe Aufgaben wie z. B. die Versieglung von Atommüll sollen damit realisierbar werden.

Auch Intel stellte auf dem „Intel Future Showcase“ in Berlin beispielhafte Anwendungen für eine RealSense-Technologie vor: Eine durch Gestik, Mimik und Sprachbefehle steuerbare 3D-Tiefenkamera versetzt die Drohne in die Lage, etwaigen Hindernissen selbstständig auszuweichen. Weitere Szenarien entstanden auf der Fachmesse „transport logistic 2015“ mit der Forderung nach einer punktgenauen Lieferung für Versandhändler hinsichtlich Uhrzeit und Ort. Das heißt, der Kunde soll das Paket dort erhalten, wo immer er sich gerade aufhält. Natürlich ist so manches, was heute stolz als Innovation präsentiert wird, noch in einem frühen Forschungsstadium oder nur ein kurzläufiger Marketinggag, die im harten Außeneinsatz noch nicht bestehen kann. Wohlgemerkt: Noch nicht. Manches aber schon sehr bald.

In Österreich gilt für Drohnen die Novelle zum Luftfahrtgesetz vom 01.01.2014. Die so genannten „Unbemannten Luftfahrzeuge“ werden grob in zwei Klassen eingeteilt:

1.) Unbemannte Luftfahrzeuge der Klasse 1 (mit Sichtverbindung): Luftfahrzeuge bis max. 150kg. Flug nur mit Sichtkontakt bis zu einer max. Flughöhe von 150m. Eine Betriebsbewilligung durch die Austro Control ist erforderlich.

2.) Unbemannte Luftfahrzeuge der Klasse 2 (ohne Sichtverbindung): Die Luftfahrzeuge werden wie Zivilluftfahrzeuge zertifiziert und zugelassen. Ein Pilotenschein ist erforderlich.

Für die Klasse 1 werden Bewilligungen für verschiedene Einsatzgebiete (unbebautes, un- besiedeltes, besiedeltes oder dichtbesiedeltes Gebiet) sowie Gewichtsklassen (maximal 150 kg) nach Gefährdungspotential aufsteigend in 4 Kategorien (A–D) erteilt. Damit ist der Einsatz der Flugroboter noch stark reglementiert und vielfach nur mit „Flügen auf Sicht“ und einem „Piloten“ vor Ort zu realisieren. „Aufgrund dieser Vorgaben hat sich schon so manches ehrgeiziges Drohnenprojekt bereits in der Planung neutralisiert“, bedauert ein Brancheninsider.

Einsatzfeld: Thermographie

Bisher war es kaum möglich, z. B. den Betrieb einer Photovoltaik Anlage (PV-Anlage) effizient darzustellen. Der Einsatz einer Drohne mit Wärmebildkamera kann defekte Zellen schnell, kostengünstig und zielsicher identifizieren. Dadurch lässt sich nicht nur die Energieeffizienz von Objekten exakter bestimmen, sondern auch Garantieansprüche durch Gutachten rechtzeitig feststellen.

Bereiche: Photovoltaikanlagen, Bauthermografie (Industrieanlagen, Schornsteine etc.), Ortung von Leckagen bei komplexen Leitungssystemen, Thermografische Dokumentation von Fernwärmeleitungen, Ortung von Glutnestern nach Bränden, Allgemeine Personenortung

Einsatzfeld: Industrieanlagen

Bestimmte Industrieanlagen, Kraftwerke, Oberleitungen sowie sonstige technische Einrichtungen unterliegen häufig strengen Sicherheits- und Wartungsvorgaben. Flugroboter können diese Anlagen mittels hochauflösender Fotos und Videos regelmäßig und kostengünstig überprüfen. Live-Bilder ermöglichen sogar Reaktionen in nahezu Echtzeit.

Bereiche: Energieversorgungsanlagen, Windkraftanlagen, Hochbehälter, Brücken, Seilbahnen, Funksendemasten

Einsatzfeld: Bauwerke

Drohnen unterstützen eine rechtzeitige Erkennung von Schäden bzw. Witterungseinflüsse an Bauwerken und somit eine kostenoptimierte Erhaltung. Flugroboter ermöglichen eine detailgenaue Prüfung von technischen Aufbauten, Dächer, Fassaden und vieles mehr. Dafür sind nur geringe Personal- und Sachkosten im Vergleich zu herkömmlichen aufwändigen Verfahren (Helikopter, Kräne, Industriekletterer, Gerüste etc.) erforderlich. Die jeweiligen Orte sind mit Drohnen problemlos und völlig ungefährlich zu erreichen.

Bereiche: Bauwerke, Brücken, Staumauern, Rückhaltebecken, Hangverbauten, Ausgrabungsstätten

Einsatzfeld: Logistik

Drohnen können in zeitlichen Abständen vergleichbare Einzelbildaufnahmen erstellen, um zum Beispiel Bauprozesse zu dokumentieren. Auf Grund von GPS-Daten ist es des Weiteren möglich, auch nach längerer Zeit, exakt die Position wieder einzunehmen, die für eine Fotodokumentation erforderlich ist. Tagesaktuelle Bilder und Daten (z. B. hochauflösende und verzerrungsfreie Aufnahmen aus der Vogelperspektive) leisten eine wertvolle Basis für das Projekt-Controlling.

Bereiche: Baufortschritts- und Montagedokumentation, Transport- und Logistiküberwachung, Digitale 3D- und Flächenmodelle

Einsatzfeld: Katastrophengebiete

Nach Naturkatastrophen ist es immer von großer Bedeutung, wenn man sich schnell ein möglichst klares Bild der Lage und dem Ausmaß des Schadens machen kann. Flugroboter erreichen nicht nur mühelos schwer zugängliche Orte, sondern erstellen sehr schnell und zuverlässig weiträumige als auch flächendeckende Übersichten zu den betroffenen Gebieten.

Bereiche: Hagel-, Sturm-, Schnee- und Eisschäden, Hochwasser, Brandschäden, Folgen von Erdbeben