Die Inspektion von Offshore-Windkraftanlagen ist anspruchsvoll. Drohnen helfen da in mehrerlei Hinsicht.

 

Harte Meeresbedingungen behindern den Zugang zu Offshore-Windparks, erhöhen Risiken und machen herkömmliche Inspektions-, Wartungs- und Instandsetzungsmethoden mit Schiff und Hubschrauber teuer und gefährlich. Mit zunehmender Zahl an Windparks steigt der Bedarf an effizienteren Lösungen − wie Drohnen.

„Nach Testphasen in Dänemark und dem Vereinigten Königreich haben wir Transportdrohnen im vergangenen Jahr erstmals in unserem niederländischen Windpark ,Borssele 1 und 2‘ regulär eingesetzt“, erklärt die dänische Orsted. „Der Drohnenflug vom Schiff zur Turbine dauert nur wenige Minuten pro Turbine. Drohnen können auch die allgemeine Betriebseffizienz von Windparks verbessern, da die Windturbinen nicht abgeschaltet werden müssen, wenn Fracht angeliefert wird.“
Neben der Kostenstruktur verbessern Drohnen auch Nachhaltigkeit und Sicherheit, wie Orsted weiter ausführt: „Sie ermöglichen es, die CO2-Emissionen zu minimieren und Risiken bei Wartungsarbeiten zu vermeiden. Wir beschäftigen uns auch mit Drohnen in Zusammenhang mit der Inspektion unserer Anlagen beziehungsweise der Rotorblätter.“

Volker Wild, Engineer Industrial von Solectric, einem Distributor von Industriedrohnen der chinesischen DJI aus dem badischen Ubstadt-Weiher, ist sich sicher, dass „schnellere Inspektionen zu geringeren Ausfallzeiten der Anlagen führen. Und sie verringern Risiken durch Vermeidung gefährlicher Arbeiten in großer Höhe.“ Bernd Deharde, Geschäftsführer der Trianel Windkraftwerk Borkum GmbH (TWB), bringt die Kundensicht ein: „Wir sehen großes Potenzial in der Drohnentechnologie und berücksichtigen diese Entwicklung in unseren Dienstleistungsausschreibungen.“

RWE und Blitzschutz

Selbst schwer zugängliche und gefährliche Bereiche lassen sich durch Drohnen überwachen. Drohnen erstellen hochaufgelöste Bilder aus verschiedenen Perspektiven. Echtzeitdatenverarbeitung erlaubt eine frühe Problemidentifikation. Dominik Schwegmann, verantwortlich für den Betrieb der RWE-Windparks in Kontinentaleuropa, erklärt: „Die generierten Bilder werden mithilfe von KI zuverlässig mit Blick auf Unregelmäßigkeiten ausgewertet. Wir setzen Drohnen zur Überprüfung der Blitzschutzrezeptoren ein.“

Transport von Material und ...?

Volker Wild von Solectric beschreibt beispielhaft die Methoden des Materialtransports mit Drohnen: Abwurf mit Seilwinde auf Plattformen, Landung und Entnahme durch Techniker oder Ablage in definierter Zone mit GPS-Unterstützung. Drohnen ermöglichten die „visuelle Lageerfassung nach Sturmschäden, den Transport von Medikamenten oder Ersatzteilen und dienen als Kommunikationshilfe bei Systemausfällen“. Moderne Systeme bieten automatische Landefunktionen, redundante Antriebe und KI-gestützte Hindernisvermeidung.

Dominik Schwegmann von RWE berichtet darüber hinaus: „Wir testen den Einsatz von Drohnen, die bis zu vier Kilogramm schwere Lasten über eine Distanz von 125 Kilometern transportieren. Diese Innovation ermöglicht eine schnelle Reaktion auf unerwarteten Materialbedarf und reduziert Betriebsunterbrechungen.“
Parallel arbeitet RWE mit dem Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kaiserslautern und dem Fraunhofer IFAM-Drohnen-Campus in Cuxhaven zusammen (Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung). Im Sinne einer vorausschauenden Wartung (Predictive Maintenance) erkennt KI Schäden mittlerweile selbstständig in Drohnen-Crawlern wie Airtub-Romi.

   

„Autonome Drohnensysteme sind derzeit noch nicht in unseren Inspektionsprozessen im Einsatz“, bedauert Bernd Deharde von der Trianel Windkraftwerk Borkum. „Wir prüfen jedoch laufend, wie wir Drohnen − einschließlich autonomer Systeme − weiter nutzen können.“

Der Trend geht zu mehr Kilo und Kilometer, wenn es nach den Worten von Volker Wild geht: „Unsere DJI Flycart 30 besitzt eine Nutzlastkapazität von bis zu 30 Kilogramm und eine Reichweite von bis zu 16 Kilometern. Starke Böen und Regen können den Flug jedoch einschränken. Für größere Ersatzteile bleibt der Schiffstransport erforderlich.“

Woran weiter getüftelt wird

Die technischen Entwicklungen, die die Drohnentechnologie im Offshore-Bereich vorantreiben, gehen weiter:

• Sensoren für maritime Einsätze: Salzwasserfeste und wetterbeständige Sensoren wie Lidar, Thermalkameras und multispektrale Systeme ermöglichen präzise Analysen. Anbieter wie Sensefly und DJI optimieren ihre Geräte für Offshore-Bedingungen.
• Robuste Kommunikation: Durch Satelliten und 4G/5G-Mobilfunk ist die Verbindung zwischen Drohne und Leitstelle auch auf hoher See gewährleistet. Aerovironment und Parrot entwickeln Systeme für eine Datenübertragung in Echtzeit.

„Upcoming Drones Windfarm“ heißt ein Projekt von EnBW und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) zur Integration von Drohnen in Offshore-Windparks − zur Inspektion, zum Material- und später sogar zum Personentransport mittels des DLR-Kleinhubschraubers „Superartis“. Die Ziele sind die Entwicklung effizienter Cargoboxen, das optimale Design von Drohnenlandeplätzen − sogenannten Vertiports − sowie der Aufbau sicherer Kommunikationssysteme.
Der Wettbewerb „Offshore Drone Challenge“ vergangenen Juni im Testzentrum Cochstedt (Sachsen-Anhalt) demonstrierte das Potenzial von Drohnen für den Offshore-Materialtransport. ADLC (Phoenix Wings) überzeugte mit automatisierten Flugmanövern und präzisem Lastenhandling. DJI-Distributor Solectric zeigte Lösungen für Inspektionen und Logistik.

Und Flowcopter präsentierte die größte Schwerlastdrohne: Mit einem 104-kW-Verbrennungsmotor statt des üblichen Elektromotors kann sie 100 Kilo bis zu 200 Kilometer weit tragen. Die deutschen Windparks, die jetzt und künftig gebaut werden, liegen alle mehr als 100 Kilometer von der Küste entfernt.

„Unsere Drohnen sind auf vielseitige Nutzlasten ausgelegt“, erklärt Moritz Moroder, CEO von Flying Basket. „Wir arbeiten eng mit Energieunternehmen zusammen, um Lösungen für ihre spezifischen Herausforderungen zu entwickeln.“ Weitere Unternehmen wie Hyfly und Nexaero testen emissionsfreie Lösungen, während die Firmen Unmanned Helicopters und Volocopter neue Technologien für autonome, sichere Offshore-Flüge entwickeln.

Offshore-Drohnen entwickeln sich rasant weiter: KI-gesteuerte autonome Systeme übernehmen Inspektionen, planen selbstständig Routen und erkennen Schäden automatisch. Volker Wild von Solectric (DJI): „Drohnen erstellen während des Abflugs der Rotorblätter hochauflösende Bilder aller Flächen, auch schwer zugänglicher Bereiche, in unter 30 Minuten. KI-Algorithmen identifizieren Risse, Abplatzungen oder Erosionen und dokumentieren diese automatisch.“
Auch der Personentransport liegt in naher Zukunft. Das DLR testet wie erwähnt auch dies. Frachtdrohnen wie die FB3 transportieren schon bis zu 100 Kilogramm Material. Da ist ein einzelner Mensch nicht mehr so weit.

Wie viel Drohnen sparen

Drohnen senken Kosten, verkürzen Wartungszyklen und steigern die Effizienz. Moritz Moroder vom Anbieter Flying Basket formuliert einen hohen Anspruch: „Luftgestützte Lösungen bieten eine zehnfache Effizienzsteigerung im Vergleich zu herkömmlichen Methoden, insbesondere bei der Inspektion und Wartung von Windkraftanlagen.“
Auch die Logistik wird wirtschaftlicher: „Mit Transportdrohnen wie der DJI Flycart 30 können Logistikprozesse sicherer und flexibler gestaltet werden, was mittelfristig den Einsatz von Schiffen und Helikoptern reduziert“, sagt Volker Wild. Studien zeigen, dass Betriebskosten um 20 bis 30 Prozent gesenkt werden und der Return on Investment (ROI) nach zwei bis vier Jahren erreicht ist.