Das Einsatzgebiet von Flugrobotern oder den sogenannten Drohnen, ist nicht mehr nur die umstrittene militärische Nutzung. Gerade Industrie und Handwerk haben das Potential der teilautonomen Fluggeräte für sich entdeckt. Die kleinen Helfer haben ihren Platz in zivilen Einsatzmöglichkeiten aus der Vogelperspektive bereits eingenommen. In den letzten 10 Jahren ist ihre technische Entwicklung massiv vorangeschritten und damit die Bandbreite der Anwendungen für Drohnen gewachsen. Es gibt spezifische Flugroboter, deren Einsatz aufgrund Ihrer Ausstattung im Vergleich zu herkömmlichen Arbeitsmethoden eine effiziente, kostensenkende Alternative darstellen.
Inspektion von Gebäuden
Sehr umfangreiche Einsatzmöglichkeiten für Drohnen gibt es bei Inspektionen von Gebäuden jeglicher Art und insbesondere bei schwer zugänglichen Bereichen, für die herkömmlich Gerüste, Befahrplattformen, Helikopter, Kräne oder Kletterer mit oftmals erheblichem Aufwand eingesetzt werden.
Für die Inspektion einer 1.600 Quadratmeter großen Fassade benötigt ein Prüfingenieur mit dem bloßem Auge und manuellem Eintrag in eine 2-D-Karte zum Beispiel mehrere Tage. Mit einer für diese Aufgabe spezialisierten Drohne braucht ein professioneller Steurer nur wenige Stunden. Durch eine hochauflösende Kamera, die am Flugroboter befestigt ist und/oder durch das zusätzliche Mitführen einer Wärmebildkamera zur Erfassung von Kältebrücken, kann eine detaillierte Detektion der Oberflächen von Gebäuden durchgeführt werden.
Die handnahe Prüfung (insofern benötigt) durch Sachverständige kann durch den Einsatz der Flugroboter nicht ersetzt werden, jedoch ermöglicht die Prüfungsmethode mit Drohnen eine kostengünstige, regelmäßige Inspektion in kürzeren Intervallen. Somit kann von Anfang an die Dokumentation für ein Gebäude durchgehend erfolgen. Das führt zu mehr Sicherheit und ist zudem nützlich für das frühzeitige Erkennen von Ausführungsmängeln sowie für das Ermitteln entsprechender Gewährleistungsansprüche.
Mit Drohnen können neben Außeninspektionen auch Inneninspektionen aus der Luft erfolgen. Durch überlappende Aufnahmen der Innen- und Außenfassaden, sowie Decken- und Dachflächen von großen Gebäuden können Gebäudeschäden zur Beurteilung für z.B. eine Sanierung erfasst und dokumentiert werden.
Bei professionellen Flugsystemen ist es heutzutage möglich ein Livebild in hervorragender Qualität, von der an der Drohne befestigten Kamera, direkt auf einen Bildschirm am Boden zu übertragen. So kann bereits während des Fluges der beste Blickwinkel mit der Kamera aufgenommen werden.
Inspektionen von Solaranlagen
Mit Drohnen lassen sich auch Schäden bis hin zu konstruktionsbedingten Mängeln von Solaranlagen feststellen und lokalisieren. Herkömmlich werden in der Praxis hierzu auf den Fluggeräten Wärmebildkameras verwendet. Die Qualität der Kamera ist entscheidend für die späteren Auswertungsmöglichkeiten.
Sogenannte Hotspots, das sind helle Bereiche auf den gewonnen Wärmebildern, können so auf einen Schaden hinweisen. Zur konkreten Klassifizierung ist es allerdings oft sinnvoll auch noch parallel RGB-Bilder (herkömmliche Bildaufnahmen) von den Objekten zu erstellen, denn die Hotspots sind oft schwer zu deuten. So werden zum Beispiel auch natürliche durch Sonneneinstrahlung verursachte Wärmereflektionen als Hotspots angezeigt.
Eine weitere innovative Inspektion von Solaranlagen per Drohne aus der Luft ermöglicht die Verwendung von Nahinfrarot-Kameras. Eine Rückwärtsbestromung von kristallinen Solarzellen durch spezielle Rückbestromungsmodule führt zum schwachen Leuchten der Solarflächen. Dieses Leuchten kann mit NIR Kameras nachts aus der Luft aufgenommen werden. Hierbei können dunkle Bereiche auf mögliche Defekte hinweisen und somit auch auf großen Flächen leicht lokalisiert werden. Zusätzlich kann im Vergleich zu den Wärmebildaufnahmen auch ein möglicher konstruktiv bedingter PID-Fehler mit der Elektrolumineszenzmessung ermittelt werden. Diese sogenannte Potential induzierte Degradation (PID) ist eine Leistungsbeeinträchtigung in kristallinen Photovoltaik-Modulen, welche durch Leckströme verursacht wird. Über einen Zeitraum von mehreren Jahren kann dieser Effekt zu einer Verlustleistung der betroffenen Module von bis zu 30 Prozent führen. Da dieser Fehler aber auch ohne Austausch der Module zumindest teilweise rückgängig gemacht werden kann, ist dessen frühzeitige Detektion sehr wichtig für den Betreiber.
Vermeidung von Kollisionen und Bildqualität
Die heutigen Flugroboter sind mit spezieller Elektronik ausgestattet, die teilweise automatisch eine Kollision mit einem Hindernis verhindern können und zudem für eine stabile Fluglage sorgen. Letzteres begünstigt auch die Qualität der Aufnahmen, da eine ruhige Kameraführung für „verwacklungsfreie“ Bilder eine Grundvorrausetzung ist. Größere Drohnen ermöglichen auch das Mitführen und Steuern schwerer Vollformatkameras. Diese Kameras ermöglichen hochauflösende Bilder, so können feine kleine Risse und fehlerhafte Strukturen auch aus größerer Entfernung erkannt werden. Zudem ist es aufgrund der höheren Nutzlast möglich parallel weitere Sensortechnik wie zum Beispiel Wärmebildkameras mitzuführen. Durch die Erhöhung der Qualität und Quantität der so erhaltenen Daten kann die Genauigkeit und die entsprechende Klassifizierung der Schadstellen weiter optimiert werden. Die so erfasste – gegebenenfalls recht große Datenmenge – wird anschießend für jeden Fall passend mit einer Spezialsoftware ausgewertet.
Für professionellen Dienstleistungen speziell in technischen Anwendungen werden oftmals Flugroboter mit acht Propellerantrieben eingesetzt. Ein wesentlicher Grund hierfür liegt in der höheren Sicherheit des Flugbetriebes. Denn sollte einmal ein Motor ausfallen, kann die Drohne mit den verbleibenden Antrieben weiterhin ausreichend gut gesteuert bzw. kontrolliert werden.
Rechtsgrundlagen in Deutschland
In Deutschland ist bisher keine Fluglizenz für den Betrieb eines unbemannten Luftfahrzeuges erforderlich. Für den kommerziellen Betrieb von Drohnen in Deutschland ist eine sogenannte Aufstiegserlaubnis notwendig. In vielen Bundesländern kann eine solche Erlaubnis für einen Zeitraum von ein bis zwei Jahren erteilt werden. Die Erteilung von Aufstiegserlaubnissen ist aber Ländersache. Es ist aktuell nicht möglich, eine allgemeine Aufstiegserlaubnis für die gesamte Bundesrepublik zu erhalten. Daher muss für jedes gewünschte Bundesland eine eigene Erlaubnis beantragt werden. Ein Großteil der Bundesländer erkennt die Genehmigung der jeweils anderen Länder untereinander an. Dies senkt die Gebühren und freut den Unternehmer.
Eine Haftpflichtversicherung und ein Befähigungsnachweis des Steuerers einer Drohne sind bei der Beantragung der Aufstiegserlaubnis das Mindeste, was vorgelegt werden muss. Mittlerweile gibt es diverse Schulungsanbieter, die das erforderliche theoretische und praktische Grundwissen für die Arbeit und den Umgang einer Drohne in Deutschland vermitteln.
Autor:
Dipl. Ing. Dirk Höxtermann,
Fachbereich Luftrecht und Industrieinspektion
U-ROB GmbH, Bielefeld