Energieversorgung

Sparen im Flug: Inspektion per Drohne im 5G-Netz

Pipelines sind oft viele Kilometer lang – um sie zu warten, müssen Servicetechniker weite Autofahrten in Kauf nehmen. Die Alternative: Inspektionsflüge durch Kamera-Drohnen mit 5G-Anbindung. Das spart Zeit und Kosten und schont die Umwelt.

25.000 Kilometer: So lang ist das Netzwerk aus Gaspipelines, das sich laut Lexas Information Network über- und unterirdisch durch Deutschland schlängelt. In Russland sind es 160.000 km und in den USA gar 550.000 km. Die weltweit längste einzelne Pipeline für Erdgas ist knapp 9.000 Kilometer lang und verläuft quer durch China von Xinjiang nach Shanghai. Viel Arbeit für Inspektionsteams, die diese Leitungen regelmäßig kontrollieren und bei Bedarf auch warten. Das kostet nicht nur Zeit und Geld, sondern auch Energie: Nach Berechnungen des Beratungsunternehmens Analysys Mason verbraucht ein Wartungsteam eines Gasunternehmens in Shanghai mit drei Technikern, das jeden Monat 80 Kilometer solcher Gaspipelines inspiziert und dabei zwölf Stunden benötigt, im Schnitt für sein Fahrzeug neun Liter Benzin. 2019 setzte die Gasfirma in einem Pilotprojekt statt des üblichen Expertenteams eine Drohne für die Inspektion ein. Sie schaffte die Wartungsrunde in zwei Stunden und verbrauchte dabei weniger als einen Liter Diesel.

CO₂-Ersparnis durch Drohnen

Analysys Mason hat zudem berechnet, dass das CO₂-Äquivalent einer solchen Drohne – errechnet u.a. aus Herstellung, Kraftstoffverbrauch und Emissionen – etwa 40 Prozent geringer ist als das eines Inspektionsfahrzeugs. Hochgerechnet auf weltweit geschätzte 500.000 Kilometer überirdisch geführte Gaspipelines, die regelmäßig zu inspizieren sind, ließen sich mit dem Einsatz von Drohnen jährlich mehr als zwei Millionen Tonnen CO₂ einsparen. Ein relevantes Argument für die Energiebranche, die für 34 Prozent des globalen Ausstoßes von Treibhausgasen verantwortlich ist.

5G für 4K-Videostreams

Voraussetzung für den effektiven Einsatz einer Drohne für die Pipelineinspektion: der neue Mobilfunkstandard 5G. Ausgestattet mit einem 5G-Funkmodul und einer 4K-Kamera, überträgt das Fluggerät den Videostream über das 5G-Netz zu einem Inspekteur, der die Drohne mit einer Geschwindigkeit von 80 km/h steuert. Die Überwachungsdaten der Drohne lassen sich dank Mobile Edge Computing, also Rechenkapazitäten entlang der Strecke, in Echtzeit analysieren. Das macht schnelle Reaktionen etwa auf Lecks möglich. Für die Übertragung des hochauflösenden Live-Videomaterials sind hohe Bandbreiten nötig. Die bietet 5G: In einem Feldversuch haben Forscher der Universität Klagenfurt im Upload bereits eine 600 Mbit/s schnelle Verbindung zu einer Drohne hergestellt, das Doppelte der aktuell schnellsten LTE-Stufe.

Schneller, günstiger, nachhaltiger – dank 5G

Drohnen bieten sich in der Energieversorgung für viele verschiedene Szenarien an (siehe Kasten). Sie sind nicht nur nachhaltiger als Inspektionen per Fahrzeug, sondern ersparen Technikern beispielsweise auch langwierige und mitunter auch gefährliche Einsätze, etwa auf Windkraftanlagen oder Kühltürmen. Außerdem arbeiten sie deutlich schneller, als es mit klassischen Wartungsszenarien möglich wäre. Bei der Inspektion von Hochspannungsleitungen (Video) können Drohnen beispielsweise teure und CO₂-schädliche Helikopterflüge ersetzen. Nach einer Untersuchung der Unternehmensberatung Roland Berger können Drohnen solche komplexen Infrastrukturen deutlich günstiger inspizieren: Bei Windkraftanlagen lassen sich 50 Prozent, bei Lagertanks 70 und bei Ölplattformen gar 90 Prozent Kosten einsparen.

Industrielle Einsatzmöglichkeiten für Drohnen zur Inspektion von

Hochspannungs- und Wasserleitungen
Öl- und Gaspipelines
Kühltürmen, Kernenergie-, Windkraft- und Solaranlagen
Brücken, Schienen, Seilbahnen, Tunneln
Industrieanlagen und -schornsteinen
Staudämmen und Bohrinseln
Kaimauern und Schiffsrümpfen

Energieversorger haben die Drohnentechnik deshalb schon länger auf dem Radar. EnBW tüftelt an einer Drohnen-basierten, KI-gestützten automatisierten Inspektion seines Hochspannungsnetzes. Vattenfall nutzte eine Drohne, um das Innere eines Fernwärmekessels zu inspizieren. Eon erforscht den Einsatz autonomer Flugkörper mit KI zur Inspektion der Verteilnetze. Das 5G-Mobilfunknetz bietet die für den Einsatz von Drohnen nötige hohe Bandbreite, niedrige Latenz und zuverlässige Abdeckung – und macht den Energiesektor somit ein gutes Stück nachhaltiger.