Roboter auf Draht

US-Forscher haben ein automatisiertes Inspektionssystem für Hochspannungsleitungen entwickelt.

Ein Robotersystem, das Hochspannungsleitungen automatisch abfahren kann, soll das riesige und zum Teil veraltete nordamerikanische Stromnetz auf potenzielle Probleme untersuchen. Teure und aufwendige Inspektionen per Hubschrauber würden so unnötig. Das Gerät wurde vom Electric Power Research Institute (EPRI) entwickelt, einer unabhängigen Non-Profit-Forschungseinrichtung der US-Stromindustrie.

Der aktuell verfügbare Prototyp wiegt rund 65 Kilo und ist 1,8 Meter lang. Der Roboter soll noch in diesem Monat erstmals bei einem Außeneinsatz getestet werden. Das System nutzt Rollen zur Fortbewegung, mit denen es in die Leitung eingehakt wird. Der Roboter kann sich auch über Masten bewegen, indem er die in neueren Modellen eingebauten Kabel nutzt, die darüber hinweg führen. "Es gibt derzeit nichts Vergleichbares auf dem Markt – kein Gerät, das auch nur etwas Ähnliches versuchen würde", sagt Andrew Phillips, Forschungschef für den Bereich Hochspannungsleitungen beim EPRI.

Der rechteckige Roboter sieht ein wenig wie ein kleines Solarauto aus – er enthält eine hochauflösende Kamera und Sensoren, die beispielsweise Bäume erkennen können, die in die Leitungen hineinzuwachsen drohen. "Dabei erfolgt eine Bildanalyse, um festzustellen, ob sich im Vergleich zu einer früher gemachten Kontrollaufnahme etwas verändert hat", sagt Phillips.

Die Erkennung solcher Probleme gehört zu den Top-Prioritäten der Stromversorger, sind Bäume bei Überlandleitungen doch einer der Hauptauslöser von Stromausfällen. So kam es in den USA im August 2003 zu einem großen Blackout, das vor allem auf schlecht zurückgeschnittene Vegetation zurückzuführen war. "Die Bilder sind sehr hochauflösend und es wird damit auch möglich sein, in Einzelaufnahmen hineinzuzoomen", sagt Phillips.

Der Prototyp-Roboter kann außerdem die Leitung auf fehlerhafte Verbindungsstücke untersuchen, die potenziell zu Bränden führen können. Zudem achtet das System auf elektromagnetische Störungen, die entstehen, wenn Teile der elektrischen Ausrüstung versagen. Das Gerät kann zudem in die Leitung eingebaute Sensoren ablesen, die bereits installiert sind, derzeit aber noch den aufwendigen Einsatz von Hubschraubern oder Wartungstrupps bedingen.

Die Möglichkeit, den Zustand der Ausrüstung untersuchen zu können, ohne eigene Teams "auf Strecke" schicken zu müssen, stelle einen enormen Wert für die Stromkonzerne dar, meint Phillips. Noch ist unklar, wie teuer ein einzelner Roboter sein wird. Doch selbst mit einem recht hoch angesetzten Preis von 500.000 Dollar pro Stück würde es die Kosten, die derzeit durch Hubschraubereinsätze verursacht werden, um mindestens 30 Prozent unterschreiten.

Der Roboter bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 4,8 Kilometern pro Stunde entlang des höher liegenden Erdseils, das eigentlich zum Schutz der Hauptleitung vor Blitzschlag dient. Ursprünglich war geplant, das System vollständig mit Solarzellen zu überziehen, die dann eine Lithium-Polymer-Batterie aufladen. "Wir entschieden uns stattdessen dafür, den Strom im Erdseil abzugreifen", erläutert Phillips. Dort entsteht Energie durch elektromagnetische Induktion der Hauptleitung. Solarzellen sollen dem Roboter aber weiterhin als Backup dienen.

In abgelegenen Regionen können die von dem System gesammelten Daten per Satellitenverbindung an die Zentrale gesendet werden. Daten mit einem höheren Bandbreitenbedarf werden dagegen gespeichert und per drahtlosem Internet übertragen, sobald sich der Roboter wieder bewohntem Gebiet mit Mobilfunkabdeckung nähert. Philips schätzt, dass jeder Roboter pro Jahr mindestens 250 Kilometer Leitung abfahren können wird.

George Juhn, Direktor für Investitionsplanung und Bestandsmanagement beim kanadischen Stromriesen Hydro One, findet den EPRI-Roboter interessant. "Er muss aber zunächst intensiv getestet werden, um sicherzustellen, dass er verlässliche Informationen liefert." Auch andere automatisierte Prüfgeräte, darunter Flugdrohnen, würden derzeit von der Industrie begutachtet.

Phillips hat sich diese Technik ebenfalls schon angesehen, gibt aber zu bedenken, dass in den USA die Luftfahrtbehörde FAA strenge Regeln zu ihrem Einsatz aufgestellt habe, um Absturzgefahren vorzubeugen. Ein Robotersystem sei deutlich weniger risikoreich und könne die Leitungen das ganze Jahr über abfahren – falls nötig auch in der Nacht.

Bevor der EPRI-Roboter wirklich einsatzbereit ist, bedarf es aber noch vieler Untersuchungen – und die werden Jahre benötigen. 2014 ist dann ein kommerzieller Test entlang der Potomac-Appalachian-Hochspannungsleitung geplant. Die Anlage mit ihren knapp 450 Kilometern wird gerade gebaut. (bsc)