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01-02 | 2019

Special E-world energy &

Special E-world energy & water Siemens Halle 3 / Stand 211 „Sieaero“ revolutioniert die Freileitungsinspektion INSTANDHALTUNG | Siemens hat auf der European Utility Week in Wien, Österreich, unter der Bezeichnung Sieaero ein neues Konzept zur Freileitungsinspektion vorgestellt. Es verbessert mit un - bemannten Luft fahrzeugen, künst - licher Intelligenz und digitalen Zwillingen den Service von Übertragungsleitungen. Flugdurchführung und Datenanalyse sind in wenigen Tagen statt in Wochen oder Monaten möglich und reduzieren die erheblichen Kosten bisheriger Hubschraubereinsätze. Eine sichere Energieversorgung ist weltweit essenziell – das gilt insbesondere für die Bereitstellung von Elektrizität, die immer mehr an Bedeutung gewinnt. So ist der globale Bedarf an elektrischer Energie seit 1990 von 10 000 auf heute etwa 25 000 TWh hochgeschnellt, bis 2040 werden es nach Prognosen sogar 40 000 TWh sein. Vor diesem Hintergrund gehören Übertragungseinrichtungen für elektrische Energie ohne Zweifel zur kritischen Infrastruktur. Betreiber von Übertragungsnetzen legen deshalb großen Wert darauf, eventuelle Störungsquellen frühzeitig zu erkennen, um die Versorgungssicherheit möglichst hoch zu halten. Deshalb finden bei den Überlandleitungen regelmäßige visuelle Inspektionen statt, die die Leitung selbst ebenso umfasst wie die Komponenten und die Umgebung. Die Liste der möglichen Fehler ist lang: Sie reicht von losen Verbindungen und oxidierten Schaltelementen über lockere und defekte Tragarmaturen, Abstandshalter und Schwingungsdämpfer bis hin zu Schäden an Polymer- und Porzellanisolatoren. Dazu kommen Vogelnester und Drachen oder Ballons, die sich in den Leitungen verfangen haben. In der Regel werden für diese Überprüfungen Hubschrauber eingesetzt, die mindestens einmal pro Jahr die Leitungen abfliegen. Dies verursacht allerdings hohe Kosten. „Konventionelle Inspektionen mit Helikoptern und verschiedenen Software - lösungen sind ungenau, langsam, langwierig und nicht zuletzt mit Gefahren verbunden, zudem erfordern sie viele manuelle Arbeitsschritte“, erklärt Michael Wernlein, Leiter Development Sieaero von der Siemens-Division Energy Management. Die Freileitungsinspektion ist ein Milliarden-Euro-Markt. Allein in Nordamerika und Europa hat das Freileitungsnetz zur Stromversorgung von Haushalten und Industrieanlagen eine Länge von mehr als 200 000 km. Unter dem Begriff Sieaero hat Siemens nun ein neues Servicekonzept für die Inspektion von Freileitungen entwickelt, das erstmals auf der European Utility Week 2018 (EUW) in Wien Anfang November 2018 vorgestellt wurde. Dabei werden künstliche Intelligenz und unbemannte Luftfahrzeuge (UAV, Unmanned Aerial Vehicle) mit einer großen Reichweite zur Inspektion von Übertragungsleitungen genutzt und setzen so ganz neue Maßstäbe. Mithilfe von künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen speichert, verwaltet und analysiert die intelligente Sieaero-Analysesoftware alle Daten in einem integrierten Softwaresystem. Das einzigartige hochauflösende Sieaero-Multisensor-System, das von Siemens selbst entwickelt wurde, ermöglicht die Aufzeichnung sämtlicher benötigten Daten mit nur einem Flug, was eine deutliche Reduzierung der erforderlichen Flüge und des Inspektionsaufwands zur Folge hat. Ein digitaler Zwilling, also ein digitales Modell der Realität, mit klassifizierten Komponenten wird automatisch aus den gewonnenen Daten erstellt. „Was den Sieaero-Service von einer konventionellen Freileitungsinspektion unterscheidet, sind die vollständige Automatisierung, für die keine menschlichen Eingriffe benötigt werden, sowie die höhere Geschwindigkeit und Genauigkeit“, so Experte Wernlein. Der Sieaero-Service für die Freileitungsinspektion ist das Ergebnis einer 2016 begonnenen engen Entwicklungszusammenarbeit zwischen Siemens und den deutschen und österreichischen Übertragungsnetzbetreibern TenneT und APG. Gemeinsam mit den beiden Übertragungsnetzbetreibern hat Siemens Testfälle bearbeitet und ein umfassendes Inspektionskonzept validiert. Deutlich schnellere Ergebnisse bei den Inspektionen „Mit Sieaero definieren wir die Freileitungsinspektion neu und setzen durch 22 BWK Bd. 71 (2019) Nr. 1/2

E-world energy & water Special die Digitalisierung neue Maßstäbe bei den Services für unsere Kunden“, sagt Mirko Düsel, CEO Transmission Solu - tions der Siemens-Division Energy Management. „Sämtliche Schritte, von der Planung und Durchführung der Inspektionsflüge über die Verwaltung und Analyse der gesammelten Daten bis zur Berichterstellung und Langzeitarchivierung der Daten, werden mit Sieaero kosteneffizienter – von den präzisieren und schnelleren Ergebnissen ganz zu schweigen.“ Sieaero setzt bei der Durchführung der Flüge auf den Camcopter S-100, ein hoch leistungsfähiges unbemanntes Luftfahrzeug mit großer Reichweite, das auch außer Sichtweite eingesetzt werden kann und eine hohe Nutzlastkapazität aufweist. Der Camcopter S-100 trägt das High-End-Multisensor-System, das eigens für die komplexen Anforderungen bei der Inspektion von Freileitungen entwickelt wurde. Da alle benötigten Sensoren und Kameras in einem Multisensor-System zusammengefasst sind, können alle relevanten Inspektionsdaten mit nur einem Flug erfasst werden. Das macht Sieaero wesentlich schneller und kosteneffizienter als vergleichbare, konventionelle Services. Automatische Erkennung und Bewertung von Störstellen Die Verarbeitung der großen Mengen von Multisensor-Daten, die während der Flüge anfallen, übernimmt die intelligente Sieaero-Datenanalysesoftware. Diese Software, die ebenfalls von Siemens entwickelt wurde, ermöglicht mittels künstlicher Intelligenz und „Deep Learning“ Siemens auf der E-world 2019 Digitaler 3-D-Zwilling mit klassifizierten Komponenten. Effizientere Städte hat die diesjährige Messe E-world energy & water im Visier. Der Fokus „Smart City“ wird durch das Themenfeld „Climate Solutions“ erweitert. Auf der Messe ist auch die Siemens AG in Halle 3, Stand 211 vertreten. Highlights sind dabei die Themen MindSphere, E-Mobilität und Dezentrale Energiesysteme (DES). MindSphere ist das von Siemens entwickelte offene Betriebssystem für das Internet der Dinge, das Systeme, An - lagen, Maschinen und Produkte verbindet und cloudbasiert arbeitet. Siemens treibt die Weiterentwicklung der Plattform stetig voran. Die E-Mobilität steht endlich an der Schwelle zu einer breiteren Realisierung, bei der Siemens mit vielen Entwicklungen beteiligt ist. Der rasante Ausbau dezentraler Energiestrukturen erweitert den Energiemix und eröffnet neue Geschäftsmöglichkeiten zum Beispiel für Stadtwerke – mit der Technik von Siemens lassen sich Versorgungssicherheit ebenso erhöhen wie Flexibilität und Effizienz. die automatische Erkennung und Bewertung von Fehlern und Problemen entlang von Freileitungen. Die Dokumentation der gesamten Leitungen sowie die relevanten Feststellungen und Ergebnisse lassen sich direkt in die vorhandenen Anlagenmanagementsysteme der Kunden integrieren und dienen als Grundlage für Trendbeobachtung und vorbeugende Wartung. Sieaero verkürzt nicht nur die Dauer der Flugdurchführung und Datenanalyse von Wochen oder Monaten auf wenige Tage, sondern liefert mit Sensoren, die den Industriestandard weit übertreffen, auch genauere Ergebnisse. So haben die für Sieaero verwendeten 3-D-Lidar-Sensoren eine Auflösung von 120 Punkten pro m 2 , während der Industriestandard bei rund 30 Punkten pro m 2 liegt. Mit einer größeren Zahl von Sensordaten aber steigt gleichzeitig die Genauigkeit von Analysen und Ergebnissen. Hinzu kommt, dass Sieaero mit fünf Kameras, die jeweils mit 100 Megapixeln arbeiten, während die Mitbewerber in der Regel nur eine oder zwei Kameras und eine niedrigere Auflösung verwenden. Darüber hinaus umfasst das Sieaero-Multisensorsystem auch Infrarotund Koronasensoren. Koronakameras sind spezielle Videosysteme, die einen zusätzlichen UV-empfindlichen Bildsensor enthalten, um starke UV-Emissionen bei Entladungen aufzuzeichnen. „Ein vergleichbares umfassendes Multisensorsystem ist derzeit nicht auf dem Markt verfügbar“, betont Wernlein. Die Auswahl und Anordnung der High-end-Komponenten ist speziell auf die Anforderungen bei der Freileitungsinspektion zugeschnitten. Die Kombination aller Sensordaten ermöglicht sowohl 2-D- als auch 3-D-Darstellungen, zudem ist eine exakte Feststellung des geografischen Standortes jederzeit möglich. 3-D-Modelle werden zum Beispiel auch für das Vegetationsmanagement entlang der Freileitungstrasse verwendet. Die Schiebel-Unternehmensgruppe mit Sitz in Wien liefert die Camcopter S-100, die Sensoren mit einem Gesamtgewicht von bis zu 50 kg aufnehmen können und über eine weit höhere Reichweite als die für diesen Service benötigten 200 km verfügen. Als Partner von Siemens wird Lufthansa Aerial Services weltweit die Durchführung der Sieaero-Inspektionsflüge mit unbemannten Luftfahrzeugen übernehmen. Derzeit ist es in den meisten Ländern untersagt, UAV außerhalb der Sichtweite einzusetzen. Sobald die nationalen Regelungen es zulassen, wird Sieaero mit Camcopter S-100 starten. Für den Einsatz mit Hubschraubern ist Sieaero ab März 2019 verfügbar. i Michael Wernlein, Leiter Business Development Sieaero, Division Energy Management der Siemens AG michael.wernlein@siemens.com Bilder (2): Siemens BWK Bd. 71 (2019) Nr. 1/2 23

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