Zastosowanie dronów w energetyce - ich zalety i możliwości

Nieustannie przyspieszający postęp technologiczny sprawia, że sięgamy coraz wyżej, dalej, głębiej i poszukujemy rozwiązań problemów, które nastręczają trudności w codziennym życiu. Dzięki tym poszukiwaniom okazuje się, że znajdujemy nowe rozwiązania dla maszyn i urządzeń, które zostały skonstruowane do zupełnie innych celów. Miniaturyzacja układów elektronicznych, wzrost ich mocy obliczeniowej oraz bardziej wydajne baterie – wszystko to sprawia, że zastosowanie dronów staje się coraz bardziej popularne.

Pierwsza wzmianka o możliwości zastosowania dronów w elektroenergetyce pojawiła się na IX Konferencji „Prace pod napięciem w sieciach nn, SN, WN w Polsce i na świecie”, która odbyła się w dniach 21-22.06.2007 roku w Gdańsku. Od tamtego czasu minęło 15 lat i widzimy, że zastosowanie dronów w energetyce może być ogromne - zależy tylko od wyobraźni, dostępu do technologii, potrzeb i rachunku ekonomicznego.

Dlaczego warto stosować drony w energetyce?

1. Zdecydowanie skracamy czas wykonywania poszczególnych zadań technologicznych.
2. Zwiększamy bezpieczeństwo pracy.
3. Możemy poprawić dokładność zastosowanych metod pomiarowych.
4. Otrzymujemy szybszy dostęp do informacji, dzięki czemu możemy zapobiegać sytuacjom awaryjnym.
5. Poprawiamy efektywność pracy urządzeń energetycznych.
6. Uzyskujemy wymierne korzyści ekonomiczne.

Skracanie czasu wykonywania poszczególnych zadań

Sprawność przebiegu procesów inwestycyjnych i eksploatacyjnych związanych zarówno z budową nowych obiektów, modernizacją starych, jak i bieżącą eksploatacją zależna jest w dużej mierze od procedur odbiorczych. Sprawdzanie wykonania prac jest pracochłonne, wymagające nierzadko obecności komisji odbiorczej w każdym miejscu (np. na każdym słupie linii czy polu stacji). Zastosowanie technologii z wykorzystaniem bezzałogowych statków powietrznych w zdecydowany sposób jest w stanie skrócić te procesy.

Rozpoznanie stanowisk pracy do procesów eksploatacyjnych w miejscach montażu sprzętu specjalistycznego poprawi jakość wykonywanych prac urządzeń wyłączonych oraz tych znajdujących się pod napięciem. Obraz z miejsc montażu sprzętu pozwoli uniknąć zaskoczeń odmienności sytuacji od oczekiwanej lub wskaże, jakie alternatywne rozwiązania można najefektywniej zastosować. Drony przede wszystkim znacząco zmniejszają czas poświęcany na inspekcje badanych obiektów. Dzięki nim przeprowadzana kontrola może być skrócona z kilku tygodni do kilku godzin. Są używane do monitorowania instalacji przemysłowych, które rozciągają się na dużym obszarze oraz do inspekcji trudno dostępnych urządzeń. Przykładem obiektów spełniających te kryteria - w przypadku których zastąpienie personelu wykonującego inspekcje dronami ma same zalety - mogą być farmy wiatrowe i fotowoltaiczne. Infrastruktura elektroenergetyczna, taka jak linie wysokiego napięcia, podstacje zasilające czy nawet elektrownie, musi być nieustannie poddawana kontrolom, ponieważ nawet drobna awaria czy odstępstwo od normy może stać się przyczyną poważnych problemów.

W przypadkach awaryjnych, a zwłaszcza gdy awaria dotyczy tzw. instalacji krytycznej, na działaniu której opiera się stabilność pracy systemu energetycznego, stosowane obecnie metody inspekcji są czasochłonne i nieefektywne. Cały proces diagnostyczny w takiej sytuacji musi zostać przeprowadzony możliwie szybko w celu złagodzenia skutków awarii. Technologia z wykorzystaniem dronów umożliwia skrócenie tych procesów.

Zwiększanie bezpieczeństwa pracy

Wykorzystanie dronów w energetyce to istotny aspekt zwiększania bezpieczeństwa. Skrócenie czasu pracy w terenie przez służby utrzymania ruchu z tygodni do kilku dni oraz zmniejszenie liczby osób zaangażowanych do prac kontrolnych zwiększa bezpieczeństwo pracy. Możliwość zastosowania bezzałogowych statków powietrznych w miejscach szczególnie niebezpiecznych powoduje zmniejszenie ryzyka zagrożenia życia w trakcie wykonywania prac eksploatacyjnych (np. oględziny łopat turbin wiatrowych, obchody linii w terenach bagnistych i trudno dostępnych).

Podnoszenie dokładności metod pomiarowych

Bezzałogowe systemy latające mogą wykonywać zdjęcia potrzebne do opracowywania precyzyjnych map i planów obiektów eksploatacyjnych oraz kontroli pasów terenu wokół posiadanych obiektów liniowych (sieci elektroenergetyczne, gazownicze czy trakcje PKP). Dron dokonujący oblotów kontrolnych może zbierać dane z obrazowania zarówno wizualnego, jak i termicznego. Takie połączenie zapewnia większą dokładność niż tradycyjne analizy. Przelot dronem wyposażonym w czujniki pomiarowe pozwala uzyskać szeroki zakres danych o jakości porównywalnej do tej zbieranej metodami tradycyjnymi.

Drony można z powodzeniem wykorzystywać do trudnych procesów, jak np. do rozciągania linki wstępnej (tu na linii 110 kV nad rzeką Nogat, Pelplin – Malbork, przez Eltel Networks)

Szybszy dostęp do informacji i zapobieganie sytuacjom awaryjnym

Wszystkie zamontowane i wykorzystywane w pracy dronów urządzenia będą przekazywać w czasie rzeczywistym zebrane przez siebie dane dotyczące anomalii i stanów awaryjnych występujących na monitorowanych obiektach zarówno liniowych, jak i stacyjnych. Wydajność zastosowania dronów w energetyce polega również na znacznie szybszym zbieraniu danych i ich automatycznym zapisie. Możliwość stabilnego zawiśnięcia w powietrzu i niewielkie gabaryty dronów pozwalają na dokładne oględziny słupów, linii elektroenergetycznych, izolatorów, turbin wiatrowych czy farm fotowoltaicznych. Dzięki przelotom wzdłuż korytarzy linii wysokiego i średniego napięcia można zweryfikować stan zadrzewienia trasy czy też odległość słupów od skraju lasu. Inspekcje mogą mieć charakter okresowych przeglądów infrastruktury lub działań interwencyjnych, które pozwalają na natychmiastową ocenę sytuacji oraz podjęcie niezbędnych działań naprawczych i remontowych.

Poprawa efektywności pracy urządzeń energetycznych

Dzięki zebranym przy pomocy bezzałogowych statków powietrznych danym możliwe będzie oszacowanie stanu technicznego eksploatowanych urządzeń, zaplanowanie ich modernizacji, a także szybkie reagowanie na ewentualne awarie. Możliwości dronów i ich prosta obsługa pozwala na inspekcje linii wysokich i średnich napięć, farm wiatrowych, fotowoltaicznych, a także obiektów przemysłowych, wież, kominów i zbiorników wodnych. Konieczność szybkiego pozyskania informacji o stanie instalacji powoduje, że w najbliższej przyszłości nastąpi dynamiczny rozwój technologii wykorzystania dronów. Kontrola infrastruktury energetycznej za pomocą drona eliminuje lub minimalizuje czas wyłączenia badanej instalacji, a także pozwala na zwiększenie liczby i jakości kontroli. Ich kluczową zaletą jest możliwość szybkiego dotarcia do trudno dostępnych i niebezpiecznych miejsc oraz sprawdzenie poszczególnych elementów instalacji z niewielkiej odległości.

Korzyści ekonomiczne stosowania dronów

Za szerokim stosowaniem dronów w energetyce przemawia przede wszystkim ich stosunkowo niska cena. Są one bowiem zdecydowanie tańsze niż tradycyjne śmigłowce, które obecnie były stosowane do niektórych prac związanych z eksploatacją urządzeń i usuwaniem awarii. Rozwiązaniem technicznym pozwalającym obniżyć koszty i zredukować czas analiz jest zaś zastosowanie dronów wyposażonych w różnego rodzaju osprzęt, umożliwiający wykonanie wielu prac (kamery termowizyjne o wysokiej rozdzielczości, czujniki i programy pozwalające na przetwarzanie obrazu przy wykorzystaniu głowic optoelektronicznych z dalmierzem laserowym, radary nieaktywne LIDAR). Częste kontrole z wykorzystaniem platform latających umożliwiają wczesne wykrycie nieprawidłowości, co daje możliwość przedsiębiorstwom energetycznym na znaczne obniżenie kosztów operacyjnych i utrzymania obiektu w dobrym stanie technicznym. Efekt ekonomiczny to nie tylko oszczędności finansowe, ale również oszczędność czasu - czasu przeznaczonego na prace eksploatacyjne czy usuwanie awarii, czasu włączeń urządzeń, a także czasu przeznaczonego na analizę zagrożeń. Ten czas przekształca się w wymierne korzyści finansowe przedsiębiorstwa.

Co nas może czekać w przyszłości?

Obecnie możemy wykorzystywać drony do realizacji potrzeb elektroenergetyki (sieci elektroenergetycznych, elektrowni konwencjonalnych, stacji elektroenergetycznych, OZE). Możliwe jest zastosowanie ich do wykonywania różnego rodzaju zadań wymagających użycia specjalistycznej aparatury pomiarowej. Odpowiednio skonstruowane i wyposażone drony mogą być wykorzystane do diagnozowania oraz inwentaryzacji infrastruktury energetycznej i przemysłowej.

W przyszłości możemy sobie wyobrazić, że przy pomocy drona będzie można wykonywać pomiary pola elektromagnetycznego, poziomu hałasu zarówno w czasie ruchu próbnego linii, jak i w czasie normalnej eksploatacji. Można by również stosować drony do pomiaru grubości powłoki malarskiej na słupach albo do sprawdzania stanu zakratowania słupów o konstrukcji kratowej. Być może, w niedalekiej przyszłości, obraz wizyjny będzie można porównywać z rysunkiem konstrukcyjnym w celu wykazania niezgodności. Zasadniczo, wszystkie typy pomiarów można byłoby realizować przy użyciu dronów, np. pomiary zwisów przewodów lub ich odległości od ziemi oraz innych krzyżowanych obiektów, pomiary termowizyjne i korony, stan odstępników, przewodów itp. Wreszcie drony mogą ułatwiać prowadzenie prac poprzez przenoszenie niewielkich ciężarów osprzętu sieciowego i/lub narzędzi specjalistycznych do prac pod napięciem.

Przeczytaj również Przyszłość polskiej energetyki – jakie niesie wyzwania dla branży elektroenergetycznej?

Innowacyjne zastosowanie dronów w energetyce. Podsumowanie

Rozważne i odważne zastosowanie dronów do obsługi sieci oraz urządzeń energetycznych może znacząco podnieść jakość ich obsługi, a nawet pozwolić na wcześniejsze wykrywanie stanów zagrożeń w ich funkcjonowaniu. Korzyści można uzyskać w poprawie efektywności pracy urządzeń energetycznych, sukcesywnym obniżaniu awaryjności poprzez profilaktyczne usuwanie dostrzeganych zagrożeń. Drony są jednym z przykładów nowoczesnych i innowacyjnych technologii, których zastosowanie z pewnością przyczyni się do zwiększenia bezpieczeństwa w branży energetycznej. Wykorzystanie dronów w energetyce w celu badań i kontroli urządzeń może być przełomowym krokiem, ponieważ wraz z ich rozwojem będzie można doprowadzić praktycznie do całkowitego zautomatyzowania procesu monitorowania wielu instalacji energetycznych.