Thermografie-Drohne für Luftaufnahmen unter Verwendung der FLIR-T640bx-Wärmebildkamera

Thermografie wurde im Industrie- und Baubereich in den vergangenen Jahrzehnten zu einem wichtigen Thema. Eine neue Entwicklung in diesem Bereich besteht aus der thermografischen Inspektion aus der Luft. In Kombination mit Drohnen können Wärmebildkameras für die Inspektion von Photovoltaikanlagen besonders hilfreich sein. Wärmebildkamera-Drohnen werden auch für die thermografische Inspektion von unzugänglichen Gebäuden oder Stromleitungen sowie zur Brandbekämpfung und zum Gesetzesvollzug verwendet. Die Technologie könnte auch für andere Industrieanwendungen, Forschung und Entwicklung, innovative Luftbildarchäologie oder Natur- und Tierbeobachtung eingesetzt werden.

Vor der Verwendung von Drohnen konnten Überblicksdarstellungen größerer Photovoltaiksysteme nur von höheren Standorten und Gebäuden aus mithilfe von Arbeitsbühnen oder erhöhten Fotografie-Dreibeinstativen thermografisch untersucht werden, wofür große Anstrengungen nötig waren und was sehr unflexibel war. Beni Riedi vom Schweizer Unternehmen emitec Messtechnik AG war damit unzufrieden und entwickelte daher die Idee einer Wärmebildkamera-Drohne zur Inspektion photovoltaischer Systeme und größerer Gebäude.

Mess- und Testlösungen von emitec

Mit seinen drei Sparten emitec datacom (Messung, Aufzeichnung, Optimierung, Testen und Verwaltung von Netzwerken und Anwendungen), emitec industrial (Messtechnologie für EMV, HF, Thermografie, Output, Signalanalyse, Datenaufzeichnung und Labore) und mesomatic fibreoptics (faseroptische Mess- und Verbindungstechnologie, optische Komponenten, CATV) bietet emitec kommerzielle Gesamttestlösungen aus einer Hand. Das Unternehmen repräsentiert über 50 international angesehene Hersteller. Unter ihnen die Thermografielösungen des Weltmarktführers bei Wärmebildkameras: FLIR Systems.

Von der Idee zu Prototypen

In Hinblick auf Thermografie hatte Beni Riedi also Zugriff auf die gesamte Bandbreite an Wärmebildkameras der Extraklasse. „Aufgrund der größeren Distanzen haben wir festgestellt, dass wir eine Wärmebildkamera der Extraklasse mit hoher Wärmebildauflösung verwenden müssen“, erklärt Beni Riedi. „Die Lösungen bezüglich des Fliegens mussten ebenso verlässlich sein.“ Er benötigte daher einen kompetenten Partner für die Drohne, den er in der Helipro GmbH, einem Spezialisten bei rascher und unkomplizierter Luftaufnahme, fand. „Unsere Drohne schwebt unter Verwendung von elektronischen Motoren und verfügt aufgrund ihres geringen Gewichts über die Flugeigenschaften eines Kolibris“, erklärt Marc Baumann von Helipro. „Daher ist es möglich, Luftaufnahmen aus neuen Blickwinkeln und aus einer Höhe von bis zu 150 Metern zu erzielen.“

HD-Video-Downlink

Die Drohne verwendet einen HD-Video-Downlink, um das aktuelle Wärmebild an einen oder mehrere Monitore zu senden (z. B. an einen Monitor für den Thermografen und gleichzeitig an einen Tablet-PC für die Person, die die Drohne steuert). Um dies zu erreichen verwendet die Gesamtlösung von Emitec und Helipro den HDMI-Port der Kamera und ihre eigene HD-Downlink-Lösung zur ständigen Übermittlung des nichtradiometrischen Wärmebild-Videos des gesamten Flugs in HD-Qualität und kann, falls benötigt, das MSX-Bild inkludieren. Er hat allen Grund, stolz zu sein: „Das gibt es nirgendwo sonst in dieser Qualität.“ Die Gesamtlösung von emitec und Helipro verwendet auch eine selbst entwickelte Lösung zur Steuerung der Kamera, welche das Erstellen eines radiometrischen Wärmebilds inkludiert, während gleichzeitig optisch aufgezeichnet wird.

Thermografieservices aus der Luft

Der erste Kunde für die von emitec und Helipro entwickelte Thermografie-Drohne ist Rolf Rutzer von Krüger + Co. AG in der Schweiz. Sie wollen sie verwenden, um sich als technologischer Vorreiter zu positionieren und ihr Leistungsspektrum erweitern. Krüger + Co. AG wurde ursprünglich als kleines Ingenieurbüro gegründet und hat nun über 250 Mitarbeiter. Der Hersteller und Dienstleister ist unter anderem spezialisiert auf Anlagenbeheizung/-trocknung, Wasserschäden, Leckerkennung, Bauphysik und Klimatechnik. „Unter Verwendung der Thermografie-Drohne können wir unseren Kunden Inspektionsservices für große Gebäude und Photovoltaiksysteme bieten, was vorher nicht möglich war“, erklärt Rolf Rutzer. „Die Thermografie-Drohne stellt nützliche Resultate in Hinblick auf Qualitätssicherung, Instandhaltungschecks und Elementarereignisse bereit. Dies dient dazu, die Wertschöpfungskette für den Kunden um ein wichtiges Element zu verlängern, während die ökologische und ökonomische Nachhaltigkeit verbessert wird.“

Instandhaltung sollte nie vernachlässigt werden

Jedes mittelgroße oder große Photovoltaiksystem sollte zumindest einmal im Jahr überprüft werden. Es können somit mögliche fehlerhafte Module während der Installation erkannt werden und Garantieleistungen können rechtzeitig beantragt werden. Dies könnte Herstellungsfehler oder Schäden, die während dem Transport entstanden sind, umfassen. Es ist auch wichtig, die Effizienz des gesamten Systems sicherzustellen, während es in Betrieb ist und jegliche fehlerhaften Module zu ersetzen. Dadurch können jegliche Schäden oder auch wetterbedingte Beschädigungen rasch behoben werden. Eine Übersicht an möglichen Problemen ist im Gratis-FLIR-Ratgeber für Bau und Anwendungen für erneuerbare Energie zu finden: www.getflir.com/green-guidebook

Die Drohne ist äußerst effizient, besonders wenn größere Bereiche mit vielen Modulen überprüft werden müssen. Wenn zum Beispiel an einem Solarmodul auf dem Dach einer Scheune ein Problem auftritt, wäre es zu aufwändig, die Module einzeln mit einem Messgerät zu messen. Thermografie ist dafür ideal, da Fehler bei Photovoltaikmodulen üblicherweise über relativ hohe Temperaturunterschiede von 10–20 °K (=°C) verfügen.

Wärmebildkameras der Extraklasse

Um die Inspektion von einer gewissen Distanz aus durchführen zu können benötigt Beni Riedi eine Wärmebildkamera von sehr guter Qualität und mit hoher Auflösung. Daher hat Emitec sich für die FLIR T640bx entschieden. Ihr hochauflösender Detektor mit 640 x 480 Pixel liefert gestochen scharfe Bilder mit einer hohen Detailfülle. Die Kamera verfügt über einen permanenten kontinuierlichen Autofokus, der wichtig ist, um einen klaren Videostream des Wärmebilds zu erhalten, da die Flughöhe der Drohne sich ständig ändert. Die zusätzlichen Funktionen umfassen einen Kamera-Sucher, integriertes GPS, Ereignisleisten-Profile, Skizzieren auf dem Bild (Wärme- und optisch) MPEG4, WLAN, Meterlink, Thermal Fusion, Bild-in-Bild und die Bildoptimierungsfunktion MSX, die durch Kombination der Wärme- und visuellen Bilder Wärmebildgebung in bisher ungeahnter Detailliertheit ermöglicht.

Das Gesamtpaket umfasst die Drohe, die Kamera, Objektive, Software und Schulung

Die Thermografie-Drohne wird in einem Gesamtpaket bereitgestellt, inklusive Fluggerät und FLIR-T640bx-Kamera. Sie ist nicht nur mit dem 25°-Standardobjektiv ausgestattet, das selbst einen exzellenten Überblick aus der Luft gibt. Das inkludierte 45°-Weitwinkelobjektiv kann verwendet werden, um ein noch größeres Wärmesichtfeld zu erreichen. Wenn bestimmte Problembereiche identifiziert wurden kann die Drohne das 15°-Zoomobjektiv verwenden, um aus großen Höhen detaillierte Aufzeichnungen von problematischen Stellen zu erstellen. Das Zoomobjektiv ist auch für die Inspektion von Stromleitungen sehr gut geeignet, da sich Probleme hier oft in einem sehr kleinen Bereich befinden und das Fluggerät eine bestimmte Distanz wahren muss.

Software und Schulung sind inklusive

Die Gesamtlösung umfasst die Analysesoftware ebenso wie eine 3-tägige Schulungssession. Während der ersten 2 Tage erklärt Marc Baumann von Helipro die Drohnentechnologie und -steuerung in der Theorie und in der Praxis, damit der Benutzer das Fluggerät sicher steuern kann. Dies ist unter anderem eine wichtige Voraussetzung für die Versicherungsdeckung der Thermografie-Drohne. Am dritten Tag erklärt Beni Riedi von emitec den Benutzern die Kamera- und Softwaretechnologie, die zertifiziert sein sollten oder zumindest über ausreichendes Training als Thermografiespezialisten verfügen sollten.
Handhabung und die Auswirkungen des Wetters

Natürlich unterliegt die Verwendung der Drohne gewissen Einschränkungen. Das System kann im Falle von Schnee, Regen oder starkem Wind nicht verwendet werden. „Nebenbei bemerkt ist Wind allgemein ungünstig für thermografische Gebäudeinspektionen“, erklärt Beni Riedi, „da Wind die Fassade kühlt daher die Ergebnisse verfälscht.“ Zusätzlich dazu sollte es nur möglich sein, die Kamera mit der Drohne innerhalb eines gewissen Bereichs zu drehen, um zu verhindern, dass die Wärmebildkamera direkt der Sonne zugewandt positioniert wird, was den Detektor schädigen kann.

Helipro empfiehlt ein Wartungsintervall von 6 Monaten, um die korrekte Funktionsweise der Drohne zu gewährleisten. Die FLIR-Kameras benötigen im Allgemeinen keine Wartung. Beni Riedi empfiehlt jedoch, sie einmal im Jahr überprüfen, neu kalibrieren und ihre Software aktualisieren zu lassen.

Allgemeine Anwendungsoptionen

Bei Design der Thermografie-Drohne wurde der Fokus darauf gelegt, dass die Kamera das ganze Jahr über und so flexibel wie möglich verwendet werden kann. Sie erreicht dies durch ihren modularen Aufbau: Obwohl die Kamera zur sicheren Verwendung fest an der Drohne befestigt ist und mit einer spezifischen Lösung zur Steuerung und für HD-Video-Downlinkfunktionen verkabelt werden muss, kann sie rasch entfernt und als tragbare Wärmebildkamera verwendet werden. Sogar die zwei Haupt-Anwendungsbereiche der Drohne (Photovoltaiksysteme und Gebäude-Thermografie) ergänzen einander, da Photovoltaiksysteme üblicherweise während den heißen Monaten überprüft werden müssen, während Wärmeverlust in der Baubranche hauptsächlich während der kalten Saison auftritt. Die Investition für diese Thermografie-Drohnen amortisiert sich aufgrund der hohen Nachfrage rasch.

Zusammenfassung

Mit den Thermografie-Drohnen bieten emitec, FLIR Systems und Helipro effiziente High-Tech-Inspektionstechnologie. Betreiber von Photovoltaiksystemen und Eigentümer größerer Gebäude können von der Verwendung dieser Systeme durch spezialisierte Service-Anbieter stark profitieren. Die teilnehmenden Unternehmen haben ihr hohes Niveau an Kompetenz in diesem Bereich bewiesen und ein innovatives Services auf den Markt gebracht.

Für weitere Informationen zu Wärmebildkameras und diese Anwendung kontaktieren Sie bitte:
Wärmebildkameras: FLIR Systems GmbH, Berner Straße 81, D-60437 Frankfurt, Deutschland,
Telefon: 069/950090-0, Fax: -40, E-Mail: [email protected] www.flir.de
Thermografieschulung und -zertifizierung (D): www.irtraining.eu

Verkauf und Entwicklung der Gesamtlösungen, Thermografieschulung und -zertifizierung (CH):
emitec Messtechnik AG, Herr Beni Riedi, Birkenstrasse 47, CH-6343 Rotkreuz, Schweiz
Telefon: +41 (0) 41 748 60 10, Fax +41 (0) 41 748 60 11, [email protected]
www.emitec.ch

Drohnen-Technologie:
Helipro GmbH, Mettlenstrasse 6, CH-8472 Seuzach, Schweiz
Telefon: +41 (0) 52 511 20 00, Fax +41 (0) 52 511 20 01, [email protected]
www.helipro.ch
Helipro Deutschland: Chemnitz
Telefon: +49 (0) 371 /33716980, www.hpluftaufnahmen.de

Thermografieservices inklusive Thermografie-Drohne:
Krüger + Co. AG, Winterhaldenstrasse 11, CH-9113 Degersheim, Schweiz
Telefon: +41 (0) 71 372 82 82, Fax +41 (0) 71 372 82 52, [email protected]
www.krueger.ch

Autoren:
Thomas Jung, Vertriebsleiter Mitteleuropa, FLIR Systems GmbH, Frankfurt
Frank Liebelt, freier Journalist, Frankfurt