Drony w służbie energetyki

Transkrypt

1 Drony w służbie energetyki Autor: Krzysztof Hajdrowski - Enea Operator Sp. z o. o. ("Energia Elektryczna" - lipiec 2014) Postęp technologii sprawił, że niegdysiejsze amatorskie pojazdy sterowane zdalnie falami radiowymi znalazły zainteresowanie w poważnych instytucjach rządowych i naukowych. Okazało się bowiem, że rozwój technologii pozwolił zbudować jeżdżące, pływające i latające roboty, które potrafią wyręczyć człowieka w sytuacjach zagrażających jego życiu, zdrowiu lub umożliwiających dostęp do miejsc normalnie dla ludzi nieosiągalnych. Technologiczny wyścig wydaje się rozwijać szczególnie intensywnie na obszarze bezzałogowych pojazdów latających. Coraz częściej słyszymy o tajemniczym stówie - dron, a niektórzy z naszych znajomych już takie cuda mają i traktują jako nowoczesne hobby. Popularne w internecie wykonywanie sobie zdjęć z ręki", tzw. selfie, też stopniowo ustępuje miejsca fotografiom i filmom wykonywanym sobie samym poprzez operatorów dronów z zainstalowaną kamerą bezprzewodową, które można kupić już poniżej 2000 zł. Dron to bezzałogowy statek powietrzny, który jest pilotowany zdalnie z ziemi przez operatora lub wykonuje lot autonomicznie. Dron może być napędzany silnikiem spalinowym, elektrycznym lub ogniwem paliwowym. Może mieć wielkość kilkudziesięciu centymetrów lub wielu metrów. Dzięki nowoczesnym rozwiązaniom technicznym, drony mogą przebywać nieprzerwanie w powietrzu nawet przez kilkadziesiąt godzin, stanowiąc łakomy kąsek dla służb cywilnych i wojskowych. Zabawka czy skuteczne narzędzie? Profesjonalne bezzałogowe statki latające są obecnie wykorzystywane głównie przez siły zbrojne do obserwacji i rozpoznania obszaru walki. Te uzbrojone i przeznaczone do wykonywania działań bojowych są określane jako unmanned combat air vehicle (UCAV). Przeróżne Predatory", Re-apery'y" i Global Hawki" oferują to, czego załogowe samoloty nigdy nie były w stanie zapewnić - prowadzenie wielogodzinych misji w niebezpiecznych warunkach bez ponoszenia strat własnych w ludziach. Koszt ich produkcji jest bardzo wysoki, a wiele rozwiązań technicznych stanowi własność armii. Lata doświadczeń oraz liczba stosowanych urządzeń dopuszcza stwierdzenie, że drony stały się już codziennym elementem współczesnych konfliktów zbrojnych. Polska armia dysponuje 30 zestawami bezzałogowych systemów, przy czym na każdy przypadają 2-3 sztuki dronów. Każdy z nich kosztuje co najmniej kilka milionów złotych.

2 Najpopularniejszym modelem na świecie jest Predator, przyjęty do służby w siłach powietrznych USA w MQ-1 Predator uzyskał jako pierwszy status w pełni dopracowanego aparatu powietrznego do udziału w misjach bojowych. Predator zapisał się w historii nie tylko tym, że był jednym z pierwszych dronów użytych bojowo do celów rozpoznawczych, ale także dokonaniem pierwszego starcia powietrznego z irackim samolotem bojowym MIG-25. Jest wykorzystywany zarówno w misjach rozpoznawczych, jak również bojowych - do niszczenia celów naziemnych. Urządzenia stosowane do celów cywilnych również znajdują interesujące zastosowania specjalistyczne. Pomimo że trwają już badania bezzałogowych samolotów pasażerskich, ich praktyczne zastosowanie to jednak odległa przyszłość. Prędzej należy spodziewać się przeniknięcia do zastosowań praktycznych pewnych pojedynczych wynalazków związanych z nimi. Na ogół, gdy mówimy o cywilnych dronach, mamy na myśli urządzenia średniej wielkości (o rozpiętości skrzydeł do kilku metrów) albo mikrodrony, częściej funkcjonujące jako quadrocoptery (czterowirnikowce). Początek projektowania i praktycznego stosowania bezzałogowych latających urządzeń wojskowych to okres II wojny światowej. Latające bomby V-1 i pociski balistyczne V-2, kierowane bomby lotnicze stosowane przez Niemców w celach niszczących, to wczesne formy dzisiejszych dronów, choć wówczas projektowane wyłącznie do jednorazowego użytku. Naprowadzano je na cel za pośrednictwem wbudowanego, mechanicznego programatora lotu, zdalnie - przy użyciu fal radiowych lub przewodu, ale potrafiły także wyszukiwać cel samodzielnie, z wykorzystaniem radaru, czujników akustycznych, a nawet sensorów podczerwieni. Część prototypów byta zaopatrzona w kamerę telewizyjną, która obserwowała cel i przekazywała radiowo jego obraz operatorowi. Większość rozwiązań pozostała w czasie wojny w fazie eksperymentów, jednak znalazła zastosowania praktycznie tuż po jej zakończeniu. Współczesne drony to połączenie skomplikowanej mechaniki, elektroniki i oprogramowania sterującego. Dzięki wyposażeniu w szereg czujników, wspomaganiu lokalizacji za pomocą GPS, szerokopasmowej transmisji bezprzewodowej znajdują coraz więcej cywilnych zastosowań. Drony w energetyce? To możliwe Cywilnych zastosowań dronów jest całe mnóstwo. Jako pierwsze narzuca się wręcz wyposażenie pojazdu w wysokiej klasy kamerę wideo i wykorzystanie go do celów filmowania i fotografowania infrastruktury w świetle dziennym. O popularności tego zastosowania może świadczyć coraz dłuższa lista firm świadczących usługi wykonywania zdjęć i filmów z powietrza. Dzięki dronom można np. nagrać film dokumentujący teren lub trasę przebiegu przyszłej inwestycji, co znakomicie ułatwia pracę

3 projektantów. W Polsce instytucja odpowiedzialna za budowę Pomorskiej Kolei Metropolitalnej (PKM) w Gdańsku wykorzystała drony do inwentaryzacji trasy, po której przebiegną tory PKM. Można również sfilmować status zaawansowania inwestycji liniowej lub dokonać weryfikacji odbiorczej. Kolejnym zastosowaniem jest monitorowanie infrastruktury w zakresie możliwych zagrożeń, w celu zapewnienia bezpieczeństwa pracy lub oceny zniszczeń powstałych w wyniku zjawisk pogodowych lub awarii. Jedna z firm niemieckich oferuje drona wyspecjalizowanego w dostarczaniu na miejsce wypadków przenośnego defibrylatora. Możliwe jest również wykonywanie inwentaryzacji otoczenia przyrodniczego infrastruktury dla potrzeb oceny wpływu inwestycji na środowisko oraz weryfikacja jakości wycinek na terenach leśnych. Drony pozwalają uzyskać dane z miejsc trudno dostępnych. Przede wszystkim przy obiektach inżynieryjnych, jak również przy ocenie stanu nieruchomości, będących w zarządzaniu OSD. Pojazdy mogą być wyposażane w czujniki umożliwiające łączenie różnych technologii geodezyjnych i kartograficznych: fotogrametrii wysokiego pułapu, skaningu laserowego, a także tradycyjnych pomiarów geodezyjnych metodami tachimetrycznymi oraz GPS. Ich wykorzystanie pozwala istotnie obniżyć koszty monitorowania stanu własnej infrastruktury (np. zwisów linii napowietrznych) i lokalizować jej słabe punkty, np. poprzez wykonywanie zdjęć kamerą w podczerwieni. Wielowirnikowce znakomicie sprawdzają się w przypadku szczegółowej weryfikacji stanu konkretnych obiektów infrastruktury, a bezzałogowe samoloty do oblotów linii na znacznych dystansach (średnia prędkość przelotowa około 100 km/h; autonomia lotu od kilku do kilkunastu godzin w zależności od konstrukcji i obciążenia). W przyszłości drony znajdą też zastosowanie do monitorowania online źródeł energii odnawialnej, weryfikacji zgłoszeń o nieuprawnionym dostępnie do infrastruktury operatora lub pomiarów meteorologicznych. Wiele zależy od przekonania energetyków do tego rozwiązania. Warto w tym miejscu przypomnieć, że w XIX wieku wiele osób podchodziło sceptycznie do przyszłości silnika spalinowego, widząc rozwój wyłącznie w dużych maszynach parowych. Myślę, że na rynku jest miejsce na jakieś pięć komputerów" - powiedział w 1948 r. Thomas J. Watson, ówczesny prezes IBM. Wiele lat później, bo w 1981 r., Bill Gates kategorycznie zaś twierdził, że 640 kilobajtów RAM powinno wystarczyć każdemu". Należy przyzwyczaić się, że współczesne drony stanowią już stały element naszego otoczenia technologicznego, zaś ich wykorzystanie do celów pokojowych lub bojowych zależy tylko od nas. Polacy nie gęsi, swoje drony mają Pierwszy prototyp napędzany ogniwem paliwowym powstał w 2012 roku przy współpracy Politechniki Rzeszowskiej, Akademii Górniczo-Hutniczej oraz Lotniczych Zakładów Produkcyjno-Naprawczych Aero-Kros" z Krosna. Jego zaletą jest bardzo cichy i ekologiczny

4 napęd oraz zdecydowanie mniejsze prawdopodobieństwo wykrycia przez czujniki cieplne niż dronów napędzanych silnikami spalinowymi. Poza tym ogniwo paliwowe wraz z zasobnikiem wodoru jest około 5 razy lżejsze niż akumulator silnika elektrycznego przy założeniu takiego samego zasięgu drona. W założeniu urządzenie miało stanowić ciekawe rozwiązanie rozpoznawcze dla armii. Z kolei pojazdy zbudowane na Politechnice Poznańskiej (w ramach konsorcjum z siedmioma innymi podmiotami z Polski) były konstruowane na potrzeby służb odpowiedzialnych za bezpieczeństwo obywateli (policji, straży pożarnej i centrów antykryzysowych) do obserwacji przebiegu i skutków gwałtownych zjawisk pogodowych, powodzi, a nawet wykrywania zagrożeń terrorystycznych, chemicznych oraz biologicznych.

5 Centralnym elementem projektu Proteus" jest Mobilne Centrum Dowodzenia, które pozyskuje informacje m.in. z samolotu bezzałogowego oraz trzech robotów mobilnych, które poza funkcją rozpoznawczą pełnią również kluczową rolę interwencyjną, eliminującą zagrożenie dla życia i zdrowia ludzi w operacjach neutralizacji zagrożeń lub transportu niebezpiecznych materiałów. Dron Bąk" zbudowany przez poznańskich naukowców ma ponad sześć metrów rozpiętości skrzydeł i utrzymuje się w powietrzu przez nawet 8 godzin. Do startu potrzebuje katapulty zamontowanej na przyczepie samochodowej. Ląduje, używając spadochronu. Proteus" jest jednym z najbardziej nowatorskich tego typu projektów na świecie i to stworzonym w całości w Polsce. Politechnika Poznańska dysponuje też innymi modelami dronów, przygotowanymi do różnych zastosowań. W Polsce zlokalizowane jest jedno z kilku europejskich centrów szkoleniowych dla operatorów dronów. Na rynku funkcjonują co najmniej 4 firmy, które przygotowują kursantów do zdobycia międzynarodowych świadectw kwalifikacji UAVO (Unmanned Aerial Vehicle Operator), wymaganych również przez polskie prawo od pilotów dronów, którzy wykorzystują swoje bezzałogowce do celów komercyjnych. Kraj ma duże zaplecze technologiczne i możliwości rozwoju w tym zakresie. Popyt na usługi realizowane przez drony oraz rozwój technologii stanowią o możliwości ich szerokiego zastosowania w przyszłości. Drony to jednocześnie dowód na to, że innowacja nie zawsze potrzebuje ogromnych pieniędzy. Pomysłowość i ograniczony budżet są często najlepszą inspiracją do wdrażania nowoczesnych rozwiązań. Skłaniają do przełamywania schematów, kreatywności i wdrażania pomysłów, które na pierwszy rzut oka mogą okazać się niewykonalne. Warto podjąć współpracę między przemysłem, a ośrodkami badawczo-rozwojowymi, aby wykorzystać ten wynalazek dla celów wspierających zbieranie informacji o sieci i jej otoczeniu. Być może za lat niewielkie drony będą standardowym wyposażeniem brygad pogotowia energetycznego, podobnie jak dziś staje się nim tablet i bezprzewodowy dostęp do Internetu.