Einmal Offshore-Windenergieanlage und zurück, was Drohnen in Zukunft alles können

Im Projekt ‚Offshore logistic drones‘ vereinen Stakeholder aus der Offshore-Windenergie ihr Know-how zur Entwicklung autonomer Transportdrohnen zur Instandhaltung von Anlagen. Bis 2024 können sich Drohnenhersteller vorbereiten, um in der „Offshore drone challange“ die Fähigkeiten ihrer Flieger unter Beweis zu stellen.

Die Erneuerbaren werden immer günstiger. Dieser Trend zieht sich durch alle Sektoren und Technologien. Onshore-WEAs gehören mit ihren 3,94 bis 8,29 Cent pro Kilowattstunde (C/kWh)  zu den Spitzenreitern, was die Produktion von CO2-freiem Strom angeht. Aufgrund höherer Installations- sowie Wartungskosten haben Offshore-Anlagen im Moment mit höheren Gestehungskosten von 7,23 bis 12,13 C/kWh zu kämpfen. Doch das soll sich in Zukunft ändern. Auf der Offshore-Windkraft Leitmesse WindEnergy Hamburg wurde am 28. September auf dem „EnBW Offshore Drohne Forum “ das vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz geförderte Projekt ‚Offshore logistics drones‘ vorgestellt. Durch die Nutzung von Drohnen bei der Reparatur wird die Instandhaltung von Anlagen in Zukunft deutlich effizienter und damit kostengünstiger. Im Moment wird daran gearbeitet, dass im nächsten Jahrzehnt Drohnen eine wichtige Rolle bei der Instandhaltung von Offshore-WEAs spielen werden.

Vom Werkzeugkoffer, über Ausrüstung zu Fachkräften – Drohnen vereinfachen den Transport

Schon heute werden Offshore-Anlagen elektronisch mittels sogenannter „Condition Monitoring Systeme“ überwacht, die die Schwankungen in Temperatur, Schwingung oder Druckzuständen einer Anlage messen. So können Störungen von Anlagen regelmäßig automatisch oder zumindest aus der Schaltzentrale der Betreiber an Land behoben werden. Problematisch wird es, wenn Störungen nur vor Ort repariert werden können. Dann müssen Material, Werkzeug und mindestens eine Fachkraft zur entsprechenden Anlage transportiert werden. Ein Unterfangen, das aufgrund des Wellengangs, schwieriger Wetterverhältnisse wie Wind und Nebel laut dem Bundesverband der Windparkbetreiber Offshore e.V. nur an ungefähr 20 Prozent der verfügbaren Tage angegangen werden kann. Dann stellt sich noch die Frage, ob eine Anreise der Crew per Schiff möglich ist oder doch lieber mit dem Helikopter erfolgen sollte. Egal welche Art des Transports geeignet ist, eines haben beide gemeinsam: Einen hohen Preis und vielen Unwägbarkeiten, die mit dem An- und Abtransport verbunden sind.

Hier setzt das Projekt „Offshore-logistic-drones“ an. Das seit April 2022 mit Bundesförderung ausgestattete Projekt erforscht im ersten Schritt die Wirtschaftlichkeit der zugrundeliegenden Idee. So werden etwa betriebswirtschaftliche Modelle aufgestellt, welche die Effizienz von Drohneneinsätzen bewerten. Grundsätzlich ist geplant, dass Drohnen so Nutzlasten wie Werkzeuge, Verbrauchsmaterialien und Ersatzteile zur Wartung transportieren. Später soll zudem geprüft werden, inwieweit auch Personal per Drohne befördert werden kann. Dafür arbeiten EnBW, das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt sowie das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie als zuständige Genehmigungsbehörde und weitere Partner aus der Privatwirtschaft wie der niederländische Offshore-Spezialist und WEA-Hersteller 2b-Energy zusammen. Für eine großflächige sowie wirtschaftliche Nutzung müssen aber noch wichtige Fragen geklärt werde: Es müssen geeignete Konfigurationen für die Nutzlastsysteme von eingesetzten Drohnen sowie mögliche Systeme auf den Anlagen für eine Interaktion zwischen Drohne und Windrad getestet und evaluiert werden. Außerdem bedarf es technischer Grundlagen auf Hard- und Sofwareebene sowie der Klärung rechtlicher Fragen zur Möglichkeit des Einsatzes von autonomen Fluggeräten in und um Windparks herum .

Gemeinsam die Grenzen des Machbaren neu ziehen in der „Offshore Drone Challenge“

Zumindest was die Konstruktion von Landplattformen angeht, kann auf das Know-how von 2b-Energy zurückgegriffen werden. Der Hersteller für Windenergieanlagen hat bereits Erfahrung mit der Konstruktion von Landplattformen auf den eigenen zweiblättrigen Anlagen. Allerdings gilt es jetzt diese Erfahrung auf den Einsatz von Drohnen und perspektivisch auf dreiblättrige Anlagen zu übertragen. Kein leichtes Unterfangen, schließlich müssen Drohnen den regulatorischen Anforderungen genügen und für einen sicheren Durchflug selbstständig im Windpark navigieren können. Hierzu müssen mögliche Flugwege berechnet und gegebenenfalls WEAs abgeschaltet werden. Alles unter der Voraussetzung, den Betrieb des Parks möglichst minimal zu stören. Deswegen wenden sich die Projektpartner mit der „Offshore Drone Challange“ an Drohnenhersteller und -dienstleister und laden diese ein, ihre eigenen Technologien unter Beweis zu stellen.

So wurden bereits in diesem Jahr (2022) verschiedenste Unternehmen kontaktiert, um sie über das Projekt zu informieren. Bis Sommer des nächsten Jahres haben die Teilnehmer*innen im Anschluss Zeit, sich auf die Challenge vorzubereiten. Zunächst können die Teilnehmer ihre Lösungen bei Testflügen unter möglichst praxisnahen Bedingungen präsentieren. Die unabhängige Jury aus Wissenschaft und Wirtschaft bewertet die einzelnen Flüge sodann. Abseits dieser Livevorstellung der Drohnen werden die relevanten Akteur*innen aber auch die Möglichkeit bekommen, sich bei Vorträgen und Workshops zu vernetzen und sich zu Anforderungen, Herausforderungen und aktuellen Entwicklungen zu informieren.

Bis zur Livechallenge stehen aber noch wichtige Meilensteine im Projekt bevor. Noch in diesem Jahr sollen Jury, Ort der Challenge sowie die Regeln bekannt gegeben werden. Bis zum Ende des dritten Quartals 2023 werden alle teilnehmenden Unternehmen ein Starterkit für die Challenge erhalten und haben dann ein dreiviertel Jahr Zeit, um die beste technische Lösung zu entwickeln. Diese muss sich schlussendlich an den „Flight Days“ im Sommer 2024 unter Beweis stellen lassen.

Bis wir Drohnenschwärme mit Material und perspektivisch auch Fachpersonal morgens Richtung Meer aufbrechen und abends nach getaner Arbeit wieder ins Inland fliegen sehen, dauert es wohl noch eine Weile. Der erste Schritt ist aber getan.

Interessierte finden mehr Informationen zum Projekt auf der zugehörigen Informationsseiten von EnBW und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt.