Nie wieder landen: "Vampir-Drohnen" laden sich an Stromleitungen auf

Forscher arbeiten derzeit an einer revolutionären Droh­nen­tech­no­lo­gie. Als "Vampir-Drohne" sollen sich UAVs an Strom­leitungen festklammern und aufladen. Somit kann man nicht nur längere Flug­zeiten er­mög­li­chen, sondern auch eine neue Art der Stromnetzinspektion. Drohnen haben in den letzten Jahren viele Bereiche des täglichen Lebens und der Industrie verändert. Eine entscheidende Einschränkung blieb jedoch bisher bestehen: die begrenzte Akkulaufzeit. Ein Forscherteam der süddänischen Universität (SDU) könnte diese Hürde nun überwunden haben. Sie haben eine Drohne entwickelt, die sich an Stromleitungen festklammern und dort ihren Akku aufladen kann - ohne menschliches Eingreifen.

Herausforderungen und Greifmechanismus

Das Konzept klingt zunächst einfach, doch die technische Umsetzung stellte die Forscher vor erhebliche Herausforderungen. Die Drohne muss nicht nur in der Lage sein, Stromleitungen autonom zu erkennen und anzufliegen, sondern sich auch sicher daran festzuklammern, ohne dabei Schaden zu nehmen. Durch Hochspannungsleitungen fließen bis zu 800.000 Volt - genug, um die empfindliche Elektronik der Drohne zu beschädigen.

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Um dieses Problem zu lösen, entwickelten die Ingenieure einen passiv aktivierten Greifmechanismus. Dieser besteht aus zwei gummierten Seiten, die durch Elastomerbänder verbunden sind. Nähert sich die Drohne der Stromleitung, wird diese durch eine Kabelführung in den Greifer geleitet. Das Kabel drückt dabei auf die Bänder, wodurch sich die Gummiseiten blitzschnell um die Leitung schließen - ganz ohne Strom oder Motoren.

Erst wenn der Greifer geschlossen ist, wird ein magnetischer Kontrollkreislauf aktiviert, der den Greifer fest verschlossen hält. Die eigentliche Aufladung erfolgt dann über einen induktiven Lader an der Oberseite der Drohne. Dieser nutzt das Magnetfeld, das jede Strom führende Leitung umgibt, um Energie zu gewinnen - ähnlich wie bei einem kabellosen Smartphone-Lader. Die Drohne soll Strom von Leitungen beziehen, die sie inspizieren soll

Feldversuche und Leistungsdaten

In Feldversuchen am HCA-Flughafen in Dänemark konnte die 4,3 kg schwere Demonstrator-Drohne über zwei Stunden lang operieren und lud ihren Akku dabei fünfmal zwischen den Inspektionsflügen auf. Je nach Stromstärke in der Leitung variierte die Ladeleistung zwischen 15 und 181 Watt. Bei voller Leistung könnte ein kompletter Ladevorgang in etwa 30 Minuten abgeschlossen sein.

Die Forscher verwendeten für ihr Projekt einen kommerziellen Tarot 650 Sportcarbonrahmen als Basis. Hinzugefügt wurden ein elektrisches Quadcopter-Antriebssystem, ein 7.000-mAh-Lithium-Polymer-Akku sowie elektronische Komponenten wie ein Raspberry Pi 4 B Mikrocomputer, ein Pixhawk V6X Autopilot-Modul, ein Millimeterwellen-Radargerät und eine RGB-Videokamera. Ein Blick auf die Drohne: Kabelführung (weiß) und Greifer (gelb/blau)

Neue Möglichkeiten für Drohneneinsätze

Diese Technologie soll völlig neue Möglichkeiten für den Einsatz von Drohnen, insbesondere bei der Inspektion und Wartung von Stromnetzen, ermöglichen. Bislang mussten dafür oft teure Hubschraubereinsätze oder aufwendige manuelle Inspektionen durchgeführt werden. Mit den neuen "Vampir-Drohnen" könnten diese Aufgaben künftig vollautomatisch und rund um die Uhr erledigt werden.

Jetzt haben wir gezeigt, dass wir auf der Leitung landen und direkt aufladen können. Das bedeutet, dass wir Schwärme autonomer Drohnen Sensoren platzieren und die Leitungen inspizieren lassen können, die heute abgeschaltet und von Menschen mit Aufzügen und Hubschraubern inspiziert werden müssen.

"Vampir-Drohnen" könnten weit über die reine Inspektion von Stromleitungen hinausgehen. Mit einer geschätzten Länge von über 40 Millionen Kilometern umspannen Stromleitungen unseren Planeten mehr als tausendmal. Dieses riesige Netzwerk könnte als Infrastruktur für verschiedenste Droh­nen­an­wen­dun­gen dienen - von der Überwachung von Infrastruktur wie Brücken und Bahnstrecken bis hin zu Notfalleinsätzen.

Herausforderungen und Zukunftsperspektiven

Trotz der vielversprechenden Ergebnisse gibt es noch einige Hürden zu überwinden, bevor die "Vampir-Drohnen" flächendeckend eingesetzt werden können. Die Forscher arbeiten derzeit daran, die Robustheit des Systems zu verbessern und es auch unter widrigen Wetterbedingungen zu testen. Auch Fragen der IT-Sicherheit müssen geklärt werden, um ein mögliches Kapern der Drohnen zu verhindern.

Nicht zuletzt stellt sich die Frage, wer für den entnommenen Strom aufkommt. Zwar ist der Verbrauch einer einzelnen Drohne verschwindend gering, doch bei einem großflächigen Einsatz könnte er durchaus messbar werden. Die Forscher gehen jedoch davon aus, dass die erheblichen Einsparungen bei Inspektions- und Wartungskosten diese Kosten mehr als aufwiegen würden.

Wie seht ihr die Zukunft der "Vampir-Drohnen"? Könnt ihr euch vorstellen, dass eines Tages auch private Drohnen diese Technologie nutzen? Oder seht ihr eher Risiken, wenn sich Drohnen an Strom­lei­tun­gen bedienen können? Teilt eure Gedanken in den Kommentaren.

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