Die Frage, ob Drohnen von Natur aus sicher sind, ist eine der ersten Fragen, die Fachleuten aus der Öl-, Gas- und Chemiebranche in den Sinn kommen.
Wer stellt diese Frage und warum?
Öl-, Gas- und Chemieanlagen lagern Benzin, Erdgas und andere hochentzündliche und gefährliche Stoffe in Behältern wie Druckbehältern und Tanks. Diese Anlagen müssen regelmäßigen Sicht- und Wartungsprüfungen unterzogen werden, ohne die Sicherheit des Geländes zu gefährden. Gleiches gilt für Kraftwerke und andere kritische Infrastrukturen.
Selbst wenn es keine eigensicheren Drohnen gäbe, würde das Drohnen jedoch nicht davon abhalten, visuelle Inspektionen in der Öl-, Gas- und Chemieindustrie durchzuführen.
Um das Thema eigensichere Drohnen umfassend darzustellen, betrachten wir zunächst die Voraussetzungen für den Bau einer wirklich eigensicheren Drohne. Anschließend untersuchen wir Lösungen zur Risikominderung und zum Einsatz von Drohnen an Orten, an denen wir sie sonst nicht verwenden würden. Abschließend gehen wir auf die Vorteile des Drohneneinsatzes trotz der Risikominderungsmaßnahmen ein.
Was ist nötig, um eine eigensichere Drohne zu bauen?
Zunächst ist es wichtig zu erklären, was eigensicher bedeutet:
Eigensicherheit ist ein Konstruktionsansatz, der den sicheren Betrieb elektrischer Geräte in explosionsgefährdeten Bereichen gewährleistet, indem die elektrische und thermische Energie, die eine explosionsfähige Umgebung entzünden kann, begrenzt wird. Es ist außerdem wichtig, den erforderlichen Grad an Eigensicherheit festzulegen.
Weltweit gelten unterschiedliche Normen für den Einsatz elektronischer Geräte in explosionsgefährdeten Bereichen. Diese Normen unterscheiden sich in ihrer Nomenklatur und ihren Details, stimmen aber alle darin überein, dass elektronische Geräte ab einer bestimmten Konzentration gefährlicher Stoffe und einer bestimmten Wahrscheinlichkeit des Auftretens solcher Stoffe bestimmte Eigenschaften aufweisen müssen, um das Explosionsrisiko zu minimieren. Dies ist die sogenannte Eigensicherheit.
Am wichtigsten ist wohl, dass eigensichere Geräte keine Funken oder statische Aufladungen erzeugen dürfen. Um dies zu gewährleisten, werden verschiedene Verfahren eingesetzt, darunter Ölimprägnierung, Pulverfüllung, Verkapselung sowie das Einblasen und Beaufschlagen mit Druck. Darüber hinaus darf die Oberflächentemperatur eigensicherer Geräte 25 °C (77 °F) nicht überschreiten.
Im Falle einer Explosion innerhalb des Geräts muss dieses so konstruiert sein, dass die Explosion eingedämmt wird und keine heißen Gase, heißen Bauteile, Flammen oder Funken in die explosionsgefährdete Umgebung gelangen. Aus diesem Grund sind eigensichere Geräte in der Regel etwa zehnmal schwerer als nicht eigensichere Geräte.
Drohnen und ihre inhärenten Sicherheitsmerkmale.
Kommerzielle Drohnen erfüllen diese Standards noch nicht. Tatsächlich weisen sie alle Merkmale gefährlicher Geräte auf, die in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden.
1. Drohnen enthalten Batterien, Motoren und gegebenenfalls LEDs, die im Betrieb sehr heiß werden können;
2. Die Drohnen verfügen über schnell rotierende Propeller, die Funken und statische Aufladungen erzeugen können;
3. Die Propeller sind auf bürstenlosen Motoren montiert, die zur Kühlung der Umgebung ausgesetzt sind, was zur Erzeugung statischer Elektrizität beiträgt;
4. Drohnen, die für den Einsatz in Innenräumen konzipiert sind, emittieren Licht, das eine Wärme von über 25°C erzeugen kann;
5. Drohnen müssen leicht genug sein, um fliegen zu können, was sie wesentlich leichter macht als eigensichere Geräte.
Angesichts all dieser Einschränkungen ist die Entwicklung einer wirklich sicheren Drohne nicht denkbar, es sei denn, wir finden einen effizienteren Weg, die Schwerkraft zu kompensieren als wir es heute tun.
Wie können unbemannte Luftfahrzeuge den Inspektionsprozess verbessern?
In den allermeisten Fällen werden die oben beschriebenen Risikominderungsmaßnahmen die Drohnenleistung nur geringfügig beeinträchtigen und keine größeren Leistungseinbußen verursachen. Auch wenn es von der Art der Inspektion oder dem jeweiligen Einsatz abhängt, gibt es eine Reihe von Faktoren, die für Drohnen sprechen, wenn man die Vor- und Nachteile ihres Einsatzes gegenüber dem Einsatz von Menschen abwägt. Dies sind die wichtigsten.
-Sicherheit
Zunächst ist der Einfluss auf die Sicherheit zu betrachten. Der Einsatz von Drohnentechnologie am Arbeitsplatz ist sinnvoll, da dadurch die manuelle Sichtprüfung von Anlagen in beengten oder gefährlichen Bereichen entfällt. Dies führt zu erhöhter Sicherheit für Personen und Anlagen, Kosteneinsparungen durch weniger Ausfallzeiten und den Wegfall von Gerüsten sowie zur Möglichkeit, visuelle Ferninspektionen und andere zerstörungsfreie Prüfverfahren (ZfP) schnell und häufiger durchzuführen.
-Geschwindigkeit
Drohneninspektionen sind äußerst zeitsparend. Gut geschulte Inspektoren können Inspektionen durch die Fernsteuerung der Technologie effizienter und schneller durchführen, als wenn sie das Objekt vor Ort betreten würden. Drohnen haben die Inspektionszeit im Vergleich zu den ursprünglichen Erwartungen um 50 % bis 98 % reduziert.
Je nach Anlage ist es unter Umständen nicht einmal notwendig, den Betrieb der Anlage anzuhalten, um die Inspektion durchzuführen, wie es bei der manuellen Zugangstechnik der Fall ist, die mitunter erhebliche Auswirkungen auf die Ausfallzeit haben kann.
-Umfang
Drohnen können Probleme aufspüren, die manuell schwer oder gar unmöglich zu erkennen sind, insbesondere in Gebieten, die für Menschen schwer oder gar nicht zugänglich sind.
-Intelligenz
Sollten Inspektionen schließlich ergeben, dass manuelle Eingriffe zur Durchführung von Reparaturen erforderlich sind, ermöglichen die gesammelten Daten den Instandhaltungsmanagern, gezielt die reparaturbedürftigen Bereiche zu überprüfen. Die von Inspektionsdrohnen gelieferten intelligenten Daten stellen somit ein wertvolles Werkzeug für Inspektionsteams dar.
Sind Drohnen beliebter, wenn sie mit Technologien zur Minderung von Umweltrisiken kombiniert werden?
Stickstoffspülsysteme und andere Risikominderungstechnologien werden typischerweise in Druckumgebungen eingesetzt, in denen Personen den Arbeitsplatz betreten müssen. Drohnen und andere ferngesteuerte visuelle Inspektionssysteme eignen sich besser für die Erkundung dieser Umgebungen als Menschen, wodurch das Risiko erheblich reduziert wird.
Robotische Ferninspektionssysteme liefern Prüfern Daten in Gefahrenbereichen, insbesondere in beengten Räumen wie Pipelines, wo sich Raupenfahrzeuge für bestimmte Inspektionsaufgaben ideal eignen. In Branchen mit Gefahrenbereichen reduzieren diese Risikominderungstechnologien in Kombination mit ferngesteuerten Inspektionsgeräten wie Raupenfahrzeugen und Drohnen den Bedarf an physischen Sichtprüfungen in den betreffenden Risikobereichen durch Personal.
Die Minderung von Umweltrisiken macht zudem eine ATEX-Zertifizierung überflüssig und reduziert den bürokratischen Aufwand, der beispielsweise bei der Einhaltung der OSHA-Vorschriften für den Zutritt von Personen zu Gefahrenbereichen anfällt. All diese Faktoren erhöhen die Attraktivität von Drohnen für Inspektoren.
Veröffentlichungsdatum: 30. April 2024