Kan de inzet van drones helpen het onderhoud van windturbines efficiënter te maken? Deze vraag stond centraal bij recent onderzoek van TNO met behulp van Do IoT Fieldlab’s 5G faciliteiten.

Het volledig automatiseren en digitaliseren van het onderhoud van windparken zonder tussenkomst van de mens ligt voorlopig nog in de toekomst. Maar de eerste stappen zijn al gezet. Ljupco Jorguseski is als Senior consultant voor draadloze netwerken bij TNO verantwoordelijk voor strategische keuzes bij tests en onderzoeken. “Voor het onderhoud van windturbines moet je mensen opleiden, die vervolgens bij iedere windturbine bekijken of er slijtage zichtbaar is”, licht Ljupco toe. “Dat is arbeidsintensief en daardoor duur. Dat geldt al voor de windturbines op land, maar op zee wordt het nog ingewikkelder. Daarom onderzoeken we hoe je de onderhoudscheck met drones en AI (Artificiële Intelligentie) kunt uitvoeren”. Naast TNO, waren ook twee andere partijen betrokken bij dit onderzoek: het Groningse fieldlab dat zich bezighoudt met 5G, 5Groningen, en het Offshore Wind Innovation Centre (OWIC).

Langere levensduur

Als een beschadiging in beeld is, kan deze snel gerepareerd worden. Dit verlengt de levensduur van een windturbine aanzienlijk. Een kleine beschadiging kan al snel veel groter worden. Daarom zijn reguliere inspecties belangrijk. Buiten het economische aspect, speelt duurzaamheid ook een grote rol: de wiek van een windturbine heeft een behoorlijk formaat en kost veel materiaal. Er vinden momenteel al wel controles plaats met drones, maar ook dit kost veel tijd en menskracht. Ljupco: “Een piloot vliegt met een drone en maakt veel foto’s van de turbine-onderdelen. Deze foto’s worden opgeslagen, waarna een expert op een later moment de beelden bekijkt. Soms wil de expert een bepaald detail beter zien en moet er verder ingezoomd worden. Dan is een nieuwe inspectie nodig met een drone die foto’s maakt. We hebben ook, in samenwerking met TU Delft, diverse testomgevingen bedacht. Het is namelijk belangrijk dat je niet alleen onderzoek op papier doet en met simulaties, maar ook daadwerkelijk met metingen.”

Het zou efficiënter zijn als de expert direct op afstand mee kan kijken met de beelden. Een snelle verbinding met heel weinig vertraging is daarbij essentieel. En dat is precies wat nog niet mogelijk is met 4G: er zit te veel vertraging in de overdracht van grote hoeveelheden data. En dan is er nog een knelpunt: de wetgeving. “Om de veiligheid te waarborgen, moet de piloot de drone altijd kunnen zien. Zo kan hij ingrijpen als er iets onverhoopt misgaat. Ten tijde van ons onderzoek mocht je met drones nog niet ‘behind the visual line of sight’ vliegen, zoals dat in vaktaal heet. Sinds kort is dit onder bepaalde omstandigheden wel mogelijk. Bij het fieldlab Unmanned Valley in Katwijk is een zogenoemde vliegcorridor gemaakt waarmee experimenten met drones op zee zijn toegestaan. Dit biedt ons geweldige mogelijkheden. Daar zijn namelijk ook 5G-faciliteiten van Do IoT Fieldlab, dus we kunnen met ultrakorte responsetijden testen. De expert kan tijdens het vliegen ergens anders zijn, maar wel gelijk met de dronebeelden meekijken.”

In de eerste fase van het onderzoek richtte het testen zich op de inspectie werkend krijgen met 5G. Dit werd in een gecontroleerde omgeving gedaan om de kosten beperkt te houden, vertelt Ljupco. “In plaats van naar een windturbine toe te vliegen, hebben we zo’n enorme wiek in onze experimenteerhal gelegd. Binnen konden we goed met de drone testen en waren we niet afhankelijk van weersomstandigheden zoals wind of neerslag. Daarbij zijn we creatief omgegaan met de camera. We hebben een drone gebruikt die geschikt is voor de inspectie van zonnepanelen. Deze moesten we anders instellen, voor een kortere responstijd bijvoorbeeld.” TNO was hierbij de aangewezen partij, omdat experts op het gebied van windturbines direct konden samenwerken met de deskundigen op het gebied van mobiele communicatietechnologie. De resultaten van het onderzoek zijn veelbelovend voor de toekomst. Het blijkt goed mogelijk om met 5G droneinspecties uit te voeren, waarbij een expert de beelden direct beoordeelt. Dat is getest, aangetoond en gedemonstreerd.

Toekomst

Wat TNO betreft is het tijd voor de volgende stap. Ljupco: “Het vervolg kan snel starten. Ik ben ervan overtuigd dat dit buiten ook gaat werken. Met beperkte investeringen kunnen we de droneinspecties in Nederland, met 5G-technologie op een veilige en betrouwbare manier gaan invoeren.” Dat is alvast een begin, maar Ljupco kijkt samen met andere experts ook verder in de toekomst. “In de toekomst is het goed mogelijk om periodieke inspecties volledig autonoom in te richten. Bij grote windparken op land en op zee komen er oplaadstations voor de drones, zodat er altijd drones beschikbaar zijn voor de inspecties. Met AI image processing kunnen we misschien nog beter ontdekken of er beschadigingen zijn op de windturbine. En we zijn bezig met de voorbereidingen van de volgende generatie mobiele communicatie: 6G. Samen met onder andere 5Groningen, Do IoT Fieldlab en andere partners willen we de positie van Nederland als koploper in de telecom behouden. We hopen dat de regelgeving voor drones verder ontwikkeld wordt om uitgebreidere experimenten mogelijk te maken. Wij zijn er in ieder geval klaar voor!”

Meer informatie