TEIL C

Elektro- und SolarfluggerÄte

2024 (B)

Neue Einsatzbereiche

Viele aktuelle Meldungen über die Einsatzbereiche kleiner elektrischer Drohnen bestehen aus Wiederholungen früherer Berichte, auch wenn sie häufig mit ,neu’ betitelt werden. Die interessantesten davon werden an den entsprechenden Stellen in früheren Jahresübersichten eingefügt, hier soll es um weitgehend neue Anwendungen gehen.

Drohnenflüge erweisen sich für die Projektierer von PV-Anlagen, besonders in Bergregionen, als außerordentlich nützlich, denn zu wissen, wie viel Schnee im Winter an einem Standort liegt, kann Fehlplanungen vermeiden, die zu Schäden an Modulen und Unterbau führen. Eine Photovoltaikanlage an einer Stelle, an der im Winter 7 m Schnee liegen, läßt im Frühjahr darauf Schäden durch Schneedruck erwarten.

Im Auftrag eines Planungsunternehmens messen Mitarbeiter der Forschungsgruppe Alpine Fernerkundung am Schweizer WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung (SLF) im Januar 2024 die Schneehöhen am Berninapass, wo ein Solarpark errichtet werden soll. Oft machen wenige Meter nach links oder rechts den Unterschied zwischen geeignetem und ungeeignetem Gelände aus, denn Schnee fällt nicht einfach und bleibt bis zum Frühjahr liegen. Wind verfrachtet ihn, es entstehen Wechten und freigeblasene Flächen, Stellen mit viel und andere mit wenig Schnee, wobei die Unterschiede im Gebirge enorm sind.

Das Projekt unter der Leitung von Yves Bühler und Andreas Stoffel hat bereits 2015 begonnen und soll bis 2030 laufen. Kooperationspartner sind die Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETHZ), das Amt für Wald und Naturgefahren (AWN) sowie die Kantone Graubünden und Glarus.

Die ersten alpinen Solarparks in der Schweiz werden hinsichtlich dieser Folgen in einem schneereichen Winter den Charakter einer Testanlage haben. Gemessen am Investitionsbedarf für einen Solarpark, ist das Erstellen von Schneehöhenkarten nicht teuer, ein Flug inklusive Auswertung kostet nur 4.000 - 5.000 SF.

Im Bereich der Inspektion bestehender PV-Anlagen aus der Luft haben Forscher der Universität Genua und des italienischen Unternehmens Wesii s.r.l. die thermografischen Ergebnisse verglichen, die entweder mit klassischen Wärmebildkameras auf Drohnen oder mit Hochgeschwindigkeits-Wärmebildkameras auf einem Flugzeug durchgeführt wurden. Ihre im Februar veröffentlichte Arbeit trägt den Titel ,Infrared thermography monitoring of solar photovoltaic systems: A comparison between UAV and aircraft remote sensing platforms’.

Für das Experiment verwenden die Forscher die DJI Mavic 2 Enterprise Advanced UAV und ein von Menschen besetztes Flugzeug P2006T SMP. Beide vermessen in Norditalien zwei PV-Anlagen mit einer Leistung von jeweils etwa 1 MW zweimal und zur gleichen Zeit. Die gesammelten visuellen und thermischen Bilder werden auf einem Computer verarbeitet, um thermische Anomalien in den PV-Anlagen zu identifizieren und zu kategorisieren.

Da ein Flugzeug ein sehr großes Gebiet in kürzerer Zeit abdecken kann, als eine Drohne, zeigen die Ergebnisse einer vergleichenden Kostenanalyse, daß für Inspektionen von Anlagen, die mehr als zwei Arbeitstage benötigen, der Einsatz des Flugzeugs wirtschaftlich günstiger ist.

Hierzu paßt die Meldung, daß eine Forschungsgruppe der Northeast Electric Power University, der Hangzhou Power Equipment Manufacturing und der Hangzhou Electric Power Design Institute Co. Ltd. in China im Juli 2024 unter dem Titel ,Research on detection method of photovoltaic cell surface dirt based on image processing technology’ eine im Netz einsehbare Studie veröffentlicht, in der über die Entwicklung eines Systems zur Verschmutzungserkennung bei PV-Anlagen berichtet wird, das besondere Bildverarbeitungsverfahren sowie Drohnen mit Kameras, die über den Anlagen fliegen, und einen verbesserten KI-Algorithmus zur Routenoptimierung nutzt.

Die Gruppe testet die neue Methode, um Staub zu erkennen, mit einer DJI Matrice 300 RTK-Drohne und einer Zenmuse X5S-Kamera. Im Vergleich zu anderen Referenzmethoden, wie der Reflexionsspektrumanalyse, der elektrochemischen Impedanzspektroskopie und der Infrarot-Wärmebildaufnahme, hat sie eine geringere Rechenkomplexität, eine schnellere Arbeitsgeschwindigkeit, einen schwachen Lichteinfluß und eine starke Fähigkeit, Schmutz zu lokalisieren, und der verbesserte Pfadplanungsalgorithmus steigert die Effizienz der Drohneninspektion erheblich.

Weitere Inspektionen mit Drohnen werden beispielsweise durch die Verkehrsgesellschaft Frankfurt (VGF) durchgeführt, wie im April 2024 berichtet wird, um die Überprüfung der Fahrdrähte bequemer und sicherer zu machen. 2019 als Pilotprojekt gestartet, setzt die VGF bisher Drohnen dazu ein, um elektrische Anlagen zu inspizieren. Künftig sollen 3D-Vermessungsarbeiten der Oberleitungen und anderer Anlagen hinzukommen, weshalb der Verkehrsbetrieb weitere Fluggeräte anschaffen und mehr Piloten ausbilden will; bisher sind es zehn.

Mit Unterstützung der ebenfalls in Frankfurt ansässigen Droniq GmbH hat die VGF im Jahr 2023 die benötigte Betriebsgenehmigung für ihre Drohneneinsätze beantragt und diese in diesem März erhalten. Das oberirdische Schienennetz der VGF, das nun aus der Luft kontrolliert werden kann, anstatt wie bisher mit Turmwagen, umfaßt ca. 280 km.

Über einen bemerkenswerten Ansatz wird im Mai 2024 auf der IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA) in Yokohama berichtet.

Dort präsentiert ein Team der University of Southern Denmark (SDU) eine Arbeit mit dem Titel ,Autonomous Overhead Powerline Recharging for Uninterrupted Drone Operations’, in der eine Inspektionsdrohne beschrieben wird, die sich den Strom zum Aufladen ihrer Akkus aus Überlandleitungen holen kann und so nicht mehr zu einer speziellen Aufladestation zurückkehren muß.

Die Idee dazu entstand bereits 2017, als Prof. Emad Ebeid Möglichkeiten zur Inspektion von überirdischen Stromleitungen untersuchte und hierfür ferngesteuerte oder autonom fliegende Drohnen vorschlug. Mittels ihrer KI erkennt die Drohne Hochspannungskabel und dockt von unten an ihnen an, um dann Strom induktiv abzusaugen. Lidar-Sensoren helfen, die Leitungen zu erkennen, um einen genauen Anflug zu gewährleisten. Die Drohne hält sich dann mit einem isolierten Greifer an der Leitung fest. Ein elektromagnetischer Mechanismus schnappt dabei zu, ohne daß dafür Motoren benötigt werden.

Die Energie zieht die etwa 4,3 kg schwere Drohne dann induktiv aus der Leitung, wodurch die Aufladung nur von der Stromstärke und nicht von der Spannung der Stromleitung abhängt. In Abhängigkeit von der Stromstärke muß die Drohne mit ihrem 7.000 mAh Akku zwischen 30 Minuten und sechs Stunden an einer Stromleitung geladen werden. Letztlich kann sie dadurch ihre Aufgaben über längere Zeiträume vollständig autonom durchführen.

Interessant ist auch die Lösung eines Teams um die Professorin Chao-Nan Xu von der japanischen Tohoku-Universität, mit dem sich mechanische Belastungen an Bauwerken mit einer Farbe aus einer Kombination chemischer Elemente sichtbar machen lassen, die einfach auf die Oberfläche gepinselt wird. Gemäß den Berichten vom Juni 2024 inspizieren dann Drohnen regelmäßig die präparierten Bauwerke, wie zum Beispiel Brücken, mit Blitzlicht und Kamera.

Die Farbe enthält mechanolumineszente Materialien, die leuchten, wenn sie mechanisch angeregt werden, was normalerweise nur im Moment der Belastung zu sehen ist. Das neue Farbmaterial speichert dagegen die Informationen über die Belastung des Bauwerks für längere Zeit, wobei die Helligkeit des Nachleuchtens, das die Kamera aufzeichnet, ein Maß für die Kräfteeinwirkung in der Vergangenheit ist. Dadurch erhalten die Behörden über die Jahre ein Abnutzungsprofil und können rechtzeitig Reparaturen und Sanierungsmaßnahmen ansetzen, bevor irreparable Schäden entstehen.

Was das Farbmaterial so innovativ macht, ist die Tatsache, daß es ohne Stromversorgung, komplexe Ausrüstung und ständige Vor-Ort-Beobachtung funktioniert und leicht mit der IoT-Technologie kombiniert werden kann. Im Zuge der Recherche stellt sich heraus, daß sich Xu schon seit vielen Jahren mit der Mechanolumineszenz beschäftigt und bereits im April 2013 eine Studie mit dem Titel ,Detection of Reinforced Concrete Crack Using Mechano-Luminescence Paint’ veröffentlicht hat, die im Netz einsehbar ist.

Mechanolumineszenz (ML) ist die direkte Umwandlung von mechanischer Kraft in sichtbares Licht - und es zeigt sich, daß auch Jiangkun Cao, Lothar Wondraczek und weitere Kollegen von der Friedrich Schiller Universität Jena bereits im Juli 2022 eine im Netz abrufbare Studie mit dem Titel ,Mechanoluminescence from highly transparent ZGO:Cr spinel glass ceramics’ publiziert haben, in der eine neuartige Glaskeramik beschrieben wird, die unter Druck leuchtet. Möglich wird dies durch chromdotierte Zinkgallat-Kristalle, die in die Matrix dieser Glaskeramik eingebettet sind.

Das neuartige Material ist durchsichtig wie Glas, stabil wie eine Keramik und läßt sich ebenfalls als Anzeiger für mechanische Belastung einsetzen. Vom Einsatz her ist es aber nicht so flexibel und leicht nutzbar wie die oben beschriebene Version als Farbe.

Im August 2024 gibt der Telekommunikationsanbieter Swisscom Broadcast bekannt, daß er zusammen mit Nokia Drone Networks ein landesweites Drohnennetzwerk errichtet hat, das ab dem Herbst automatisierte Drohnenflüge als Service vermarktet. Unterstützt werden die Bereiche Infrastruktur-Inspektionen, Polizeieinsätze und der Schutz großer Areale. Unternehmen mit kritischer Infrastruktur können Drohnen bestellen, wenn gefährliche oder für Menschen schwer zugängliche Inspektionen anstehen.

Swisscom bietet bereits seit über einem Jahr kundenspezifische Drohnenflüge als Service an. Die Zusammenarbeit mit Nokia hebt das Angebot nun auf ein neues Level, indem Drone-in-a-Box-Einheiten effizientere Drohnenanwendungen erlauben und Einsätze jenseits des Sichtflugs ermöglichen. Gemeinsam mit den zuständigen Regulierungsbehörden (BAKOM) wird sichergestellt, daß alle Flugaktivitäten den rechtlichen Rahmenbedingungen entsprechen, insbesondere im Hinblick auf die Frequenznutzung und die Flugsicherheit.

Ebenfalls im August melden Forscher des Oak Ridge National Laboratory (ORNL) des US-Energieministeriums, daß sie in Zusammenarbeit mit dem gemeindeeigenen Stromversorger EPB in Chattanooga, Tennessee, ein automatisches Inspektionssystem für oberirdische Stromleitungen mit Hilfe von Drohnen entwickelt haben. Sensoren in den Stromleitungen und Transformatoren erkennen Abweichungen im Stromnetz und senden eine Fehlermeldung an das Drohnensystem.

Die Inspektionsdrohne startet dann autonom von einem Umspannwerk aus zu der potentiellen Schadensstelle der Leitung, sammelt Daten mit einem Hochfrequenzsensor, visuellen Kameras, Infrarotkameras und einem Schalldetektor und fordert bei Bedarf ein Wartungsteam zur Reparatur an.

Um die Kosten für das automatisierte Drohneninspektionssystem niedrig zu halten, nutzt das Verbundprojekt Autonome Intelligente Meßsensoren und -systeme (AIMS) kommerziell erhältliche Drohnen, Sensoren und Software. Allerdings mußte in Eigenleistung eine spezielle UV-Kamera entwickelt werden, da die auf dem Markt angebotenen Modelle 25.000 $ kosten und mit rund 4,5 kg auch viel zu schwer sind. Mit der neuen Kamera haben sich die Kosten auf 250 $ und das Gewicht auf rund 450 g reduzieren lassen.

Die Forscher haben das neue Inspektionssystem bereits in einem Testaufbau in der ETB-Schulungseinrichtung erprobt und gute Ergebnisse erzielt. Zunächst sollen nun die größten 20 der 100 Umspannwerke von ETB mit der Technik ausgestattet werden, um einen ersten Teil des rund 1.550 km² großen Versorgungsgebietes überwachen zu können.

Im September folgt die Meldung, daß auch die Deutsche Bahn (DB) ihr Schienennetz künftig aus der Luft überwachen will. Auf der aktuellen Fachmesse Innotrans in Berlin stellt der Konzern eine vollelektrische Langstreckendrohne vor, die u.a. bei Vermessungen, Vegetationskontrollen sowie der Überwachung der Infrastruktur eingesetzt werden soll.

Die Bahn setzt bereits jetzt schon Drohnen ein, um den Zustand der Strecken oder die Vegetation entlang der Gleise zu kontrollieren. Die neuen Drohnen haben mit etwa 150 km aber deutlich mehr Reichweite als die bisher genutzten. Zudem können sie auch während des laufenden Bahnbetriebs eingesetzt werden. Alle Daten, die die Drohnen beim Fliegen aufzeichnen, stehen in Echtzeit und hochaufgelöst zur Verfügung. So wird es möglich, beispielsweise nach einem Unwetter, schnell einen Überblick über die Auswirkungen für die Infrastruktur zu bekommen.

Es ist geplant, rund 100 Exemplare der unbemannten Fluggeräte mit der Bezeichnung DB UAS anzuschaffen. Dabei handelt es sich um den Typ AIRIAL GHX25 in DB-Lackierung, den die Hamburger Firma AIRIAL UAS GmbH & Co. KG im Auftrag der Bahn entwickelt hat. Die Erprobung soll im Frühjahr 2025 starten.

Im November 2024 teilt der Übertragungsnetzbetreiber Tennet mit, daß er für mehr Effizienz und geringere Kosten künftig Drohnen bei Wartungen und Inspektionen im Stromnetz einsetzen wird.

Sie sollen beispielsweise bei laufendem Netzbetrieb Induktionsströme und elektromagnetische Felder messen und die Installation von Vogelschutzmarkern und Abstandshaltern beschleunigen, wozu die Drohne mit einer Robotik-Lösung kombiniert wird. Für spezialisierte Drohnen stehen besondere Aufgaben im Blick, etwa den Vorseilzug oder die Inspektion von Isolatoren und Leiterseilen.

Tennet strebt auf europäischer Ebene zusammen mit Branchenverbänden und anderen Netzbetreibern die regulatorischen Entwicklungen und die Standardisierung des Einsatzes von Drohnen in der Energiewirtschaft an. Zudem arbeitet der Netzbetreiber an weiteren Innovationen wie etwa autonomen Robotern. Erste Prototypen sollen ab 2025 die Drohnentechnologie ergänzen und die Automatisierung von Wartungs- und Inspektionsaufgaben weiter vorantreiben.

Es ist zu erwarten, daß der Einsatz von Inspektionsdrohnen inzwischen auch in vielen anderen Ländern Schule macht - selbst wenn dies nicht in den hier zugänglichen Medien erwähnt wird. Daneben gibt es jedoch noch viele weitere neue Einsatzbereiche, die vermutlich noch nicht so weit verbreitet sind.

Zu diesen gehört beispielsweise der Vogelschutz, indem Drohnen Markierungen  an Freileitungen anbringen, die für die Tiere schlecht sichtbar sind. Wie im Januar 2024 berichtet wird, haben sich die beiden US-Unternehmen Preformed Line Products (PLP) und Fulcrum Air zusammengetan, um ein automatisiertes Vogelabwehrsystem für Hochspannungsleitungen herauszubringen.

Das System besteht aus einer Drohne und einem Mini LineFly genannten Roboter, der von der Drohne ähnlich wie ein Schlitten über die Überlandleitungen gezogen wird, um an definierten Punkten kleine Metallspiralen an den Leitungen anzubringen. Die vorgefertigten, gut sichtbaren Spiralen, welche die Unternehmen Bird-Flight Diverter nennen, bestehen aus Drähten, die mit Kunststoff ummantelt sind, und werden einfach mit der Leitung verzwirbelt.

Bisher werden die Markierungen, die Vögel davon abhalten sollen, mit den Stromleitungen zu kollidieren, von Mitarbeitern der Netzbetreiber von Hand angebracht, nachdem sie mit einem Hubwagen zur Leitung hochgefahren worden sind. Das ist eine gefährliche und auch äußerst zeitaufwendige Arbeit, da der Hubwagen ständig umgesetzt werden muß. Manchmal muß der Untergrund sogar noch speziell vorbereitet werden, damit das Fahrzeug positioniert werden kann.

Bei dem neuen System werden Drohne und Roboter vom Boden aus von zwei Bedienern ferngesteuert. Wenn der mit Rollen versehene Mini Linefly am Ende des Seils angekommen ist, hievt ihn die Drohne hoch und bringt ihn zum nächsten Abschnitt, wo er seine Arbeit fortsetzt, bis die in einem Reservoir mitgeführten Spiralen alle sind. Anschließend wird er kurzzeitig auf dem Boden abgesetzt, um neue Markierungen aufzunehmen.

Ein erster Test fand bereits im Rahmen des High Banks Wind Projects im US-Bundesstaat Kansas statt, wo an einer etwa 120 km langen 345 kV Übertragungsleitung knapp 15.000 dieser Diverter mit der Drohne und dem Roboter plaziert wurden. PLP und Fulcrum Air gehen davon aus, daß durch diese Maßnahmen weniger Vögel mit den Leitungen zusammenprallen und dadurch auch weniger Schäden verursacht werden.

Ebenfalls im Januar 2024 testet das französische, 2014 von Guilhem de Marliave und Timothée Penet gegründete Unternehmen Elistair mit Hauptsitz in Dardilly bei Lyon, vor Beobachtern der europäischen Streitkräfte eine neue, kabelgefesselte Überwachungsdrohne, deren Start- und Landeplattform auf einem unbemannten, achträdrigen Bodenfahrzeug vom Typ Rheinmetall MissionMaster SP (Silent Partner) montiert ist.

Die Kombination ergibt ein sehr diskretes, vollautomatisches Aufklärungssystem für Grenzpatrouillen, zum Schutz von Konvois und für Verteidigungszwecke, wobei das 70 m lange Seil sowohl als Stromkabel als auch als Daten- und Befehlsverbindung dient, die mit einer Bodenkontrollstation verbunden ist.

Wenn sich das Trägerfahrzeug bewegt, während die Drohne namens Khronos eingesetzt wird, muß es diese nicht nachziehen, denn das 30 kg schwere Fluggerät kann dank seines Antriebs sicher in 50 m Höhe und mit einer Geschwindigkeit von bis zu 20 km/h folgen, was ausreichend ist, um abgesessene Infanteristen zu Fuß zu begleiten oder Fahrzeuge in einem großen, langsamen Konvoi zu eskortieren.

Der allwettertaugliche Quadrokopter ist in zwei Minuten einsatzbereit, kann vollautomatische Starts und Landungen aus und in seine Drohnenbox durchführen und bei Bedarf auch ohne Satellitennavigation betrieben werden. Die von Jetson Physics entwickelte KI der Drohne steuert diese automatisch, wenn die Befehlsverbindung aus irgendeinem Grund unterbrochen wird. Bei ausreichender Stromversorgung kann sie durch ihren Träger bis zu 24 Stunden am Stück in der Luft bleiben, bevor eine Pause für die Motoren empfohlen wird.

Die Khronos konzentriert sich derzeit auf die Rolle der Aufklärung und Überwachung. Mit einer maximalen Nutzlast von 0,7 kg verfügt die Drohne über zwei kreiselstabilisierte Kameraoptionen: die elektro-optische/Infrarot-Kamera DragonEye und die Premium-Kamera Raptor, die eine bis zu 80-fache Vergrößerung bei Tag und eine 4-fache Vergrößerung bei Nacht bietet. Mit der Raptor kann die Drohne, die in 60 m Höhe schwebt, die Bewegungen von Menschen in einem Radius von 10 km (4,5 km bei Nacht) oder eines Fahrzeugs in der Größe eines Autos in einer Entfernung von 40 km (6 km bei Nacht) verfolgen.

Khronos kann unter bestimmten Bedingungen bereits von Zivilisten eingesetzt werden, und die Elistair arbeitet an einer Zertifizierung für eine breitere zivile Nutzung. Außerdem sollen bald Versuche stattfinden, um den Einsatz der Drohne bei der Grenzkontrolle zu testen.

Über die Firma Elistair und ihre mit dem Boden verbundenen Drohnen der Reihe Light-T wurde bereits in der Jahresübersicht 2016 ausführlich berichtet.

Im Januar 2024 folgt auch die Meldung, daß der japanische Kraftwerksbetreiber Tepco Drohnen zur Schadensbeurteilung der beschädigten Atomreaktoren von Fukushima Daiichi testet, denn wie es im Innern des Kernkraftwerks aussieht, ist bis heute weitgehend unbekannt. Gewiß ist nur, daß sich dort etwa 880 Tonnen hoch radioaktiver geschmolzener Kernbrennstoff befinden. Im März 2011 waren bei einem Erdbeben und einem Tsunami die Stromversorgungs- und Kühlsysteme des Kraftwerks zerstört worden, was zu einer Kernschmelze in drei Reaktoren führte.

In der Vergangenheit hat Tepco bereits verschiedene Sonden in die Reaktoren geschickt, darunter einen Kriechroboter und ein Unterwasserfahrzeug. Sie sammelten zwar einige Daten, wurden jedoch durch Trümmer und radioaktive Strahlung behindert. Der erste Roboter blieb im Jahr 2015 beispielsweise an einem Gitter hängen und mußte daraufhin aufgegeben werden.

Nach monatelangen Vorbereitungen und Schulungen an einer Attrappe außerhalb der Anlage soll nun im Februar eine Drohne in den primären Sicherheitsbehälter des am stärksten zerstörten Reaktorblocks 1 geschickt werden, um geschmolzene Brennstoffreste zu untersuchen, die frühere Roboter nicht erreicht hatten. Die Drohne gehört zu einer Flotte von vier Geräten, die nacheinander in den Behälter fliegen. Dabei werden die ersten beiden Drohnen die Lage sondieren, bevor die anderen beiden, wenn alles gut geht, in bisher noch nicht untersuchte Bereiche vordringen.

Die ungefähr 20 cm großen Drohnen wiegen jeweils 185 g und sollen besonders wendig sein, aber dennoch kaum Staub aufwirbeln. Der Typ wird hauptsächlich zur Inspektion von Kesseln eingesetzt. Ausgestattet sind die Drohnen mit einer hochauflösenden Kamera, die Live-Videos und Bilder in ein Lagezentrum schickt. Die Untersuchung des Reaktorinneren ist aufgrund der Batterielebensdauer der Fluggeräte allerdings auf rund fünf Minuten begrenzt. Zum Einsatz kam dabei auch ein schlangenförmiger Roboter, der die Funkwellen zur Steuerung an die Drohne sendet.

Tepco will mit Hilfe der gewonnenen Daten ein Verfahren entwickeln, um den geschmolzenen Brennstoff aus dem Reaktor zu entfernen. Gemeinsam mit der japanischen Regierung hatte der Kraftwerksbetreiber angekündigt, die Überreste der Reaktoren innerhalb von 30 - 40 Jahren zu beseitigen.

Für einen ganz besonderen Einsatzbereich ist eine Kameradrohne gedacht, die das niederländische Unternehmen Drone Gods im Auftrag des Formel-1-Teams von Oracle Red Bull Racing entwickelt hat.

Wie im Februar 2024 gemeldet wird, lautete die Zielvorgabe, ein Formel-1-Auto des Teams über eine komplette Runde einer Grand-Prix-Strecke zu verfolgen und aufnehmen zu können. Herausgekommen ist ein Quadrokopter, der eine Höchstgeschwindigkeit von über 350 km/h erreichen kann und damit die wohl schnellste Kameradrohne der Welt ist.

Die Ingenieure konzentrierten sich bei der Entwicklung auf die Aerodynamik der Drohne, verwendeten ansonsten aber weitgehend frei erhältliche Standardkomponenten. Die äußere Hülle mit raketenartigem Design aus Teilen aus dem 3D-Drucker und selbstgefertigten Carbon-Komponenten entwickelte Drone Gods selbst. Damit ließ sich das Gewicht auf weniger als 1 kg inklusive 4K-Kamera drücken.

Die Drohne beschleunigt in vier Sekunden von 0 auf 300 km/h, wobei sich die Rotoren mit bis zu 42.000 U/m drehen, entsprechend niedrig ist die Akkulaufzeit. Sie beträgt lediglich drei Minuten, was aber lang genug ist, um eine Runde eines Formel-1-Grand-Prix durchzuhalten. Der bei den anschließenden Flügen erreichte Drohnenrekord von 360,503 km/h wird von Guinness offiziell anerkannt.

Bis dahin galt der Maschinenbauingenieur Ryan Lademann aus den USA als Weltrekordhalter,  dessen selbstgebaute, nur 490 g wiegende Quadrokopter-Drohne XLR V3 im November 2022 in Scottsdale, Arizona, eine gemessene Durchschnittsgeschwindigkeit von 360,503 km/h erreichte, wobei Guinness bei diesem Rekord die Durchschnittsgeschwindigkeit zweier Gegenläufe über eine gerade Strecke bewertete, aber nicht die absolute Höchstgeschwindigkeit, die laut Berichten über 378 km/h lag.

Bei einem früheren Flug hatte die XLR V3, an deren Entwicklung Lademann bereits 2016 begonnen hatte und deren Innereien vertikal gestapelt und ebenso wie die an schlanken Streben am Hauptchassis aufgehängten Motoren von projektilförmigen, aerodynamischen Hüllen umgeben sind, eine momentane Spitzengeschwindigkeit sogar von 414 km/h erreicht, was aber nicht in den offiziellen Weltrekord Eingang findet.

Interessanterweise hatte das 2014 von Mark Strauss und Steve Bofill in Connecticut gegründete Unternehmen WaveAerospace erst im Januar 2024 die „schnellste Multirotor-Drohne der Welt“ vorgestellt, bei der es sich um einen riesigen Quadrokopter handelt, der mit einer leistungsstarken Strahlturbine in der Mitte ausgestattet ist. Er würde daher aus dieser Übersicht herausfallen, wenn es nicht auch einen hybriden Betriebsmodus hätte.

Der Huntress II Turbojet mit einer Spannweite von 4 m von Rotor zu Rotor wiegt rund 50 kg, je nachdem, wie viel Treibstoff er mit sich führt. Sein maximales Startgewicht beträgt 165 kg, so daß er eine sehr umfangreiche Nutzlast in fünf Avionikschächten und bis zu vier außen angebrachten Containern transportieren kann. Die Ausdauer wird mit bis zu zwei Stunden angegeben, und die Bediener können Live-Videos sehen, während sie das Flugzeug aus einer Entfernung von bis zu 30 km steuern.

Angaben zur Leistung des Turbotriebwerks macht WaveAerospace keine, sagt aber, daß es problemlos 483 km/h (Mach 0,4) erreichen kann. Diese Höchstgeschwindigkeit ist elektronisch begrenzt, was das Unternehmen im Laufe der Zeit lockern will, um noch viel schnellere Flüge zu ermöglichen. Die Turbine kann gestartet oder gestoppt werden, während sich die Huntress in der Luft befindet, so daß er die Landefläche nicht versengen muß.

Wichtig für viele potentielle Anwendungen ist, daß das Hybrid-Elektro-/JP-8-VTOL-Flugzeug bei fast allen Wetterbedingungen fliegt, bis hin zu Sturmstärke 10 mit Windgeschwindigkeiten von bis zu 117 km/h. Und wenn es auf der Startrampe sehr windig ist, kann der Turbojet den Umkehrschub nutzen, um sich bis zum Abheben festzuhalten.

Die WaveAerospace hat eine ungenannte Summe an Risikokapital aufgebracht, um die Produktion ihrer anderen Fluggeräte (Falcon II LE, Falcon II, Nyx, MULE) auszuweiten und den Huntress II Turbojet vollständig zu vermarkten, der für Such- und Rettungseinsätze, kritische Logistik, Hochgeschwindigkeitsaufklärung und andere Einsatzbereiche beworben wird. Es werden bereits Vorbestellungen entgegengenommen, und die Auslieferung soll noch in diesem Jahr beginnen.

Um im Kontext zu bleiben: Der Geschwindigkeitsrekord des Oracle Red Bull Racing Teams wird bereits im April 2024 übertroffen. Der Luftbildfotograf und -filmer Luke Maximo Bell aus Kapstadt in Südafrika hatte gemeinsam mit seinem Vater Mike in nur drei Monaten einen Quadrokopter gebaut, der nun mit einer Höchstgeschwindigkeit von 480,23 km/h einen neuen Guinness-Rekord aufstellt.

Tatsächlich hatten die Bells schon im Vorjahr einen Quadrokopter namens Peregreen gebaut, der die o.e. Rekordzeit von Ryan Lademann mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 397,42 km/h über 100 m in beide Richtungen unterbot. Da dies zu wenig für die Ambitionen der beiden Entwickler ist, ersetzen sie die Motoren durch leistungsfähigere Modelle, tauschen die Propeller aus und verbessern die Aerodynamik weiter. Die Entwicklungsarbeit wird in einem 15-minütigen Video ausführlich dokumentiert.

Die neue, Peregreen 2 genannte, Rekorddrohne ist damit der gegenwärtig schnellste elektrische Quadrokopter der Welt. Sie soll sogar Spitzengeschwindigkeiten über 500 km/h erreicht haben. Auch die Beschleunigung ist beachtlich: Die Drohne kommt innerhalb von zwei Sekunden auf ein Tempo von 300 km/h.

Ihre hohe Geschwindigkeit ergibt sich aus einer ausgeklügelten Kombination aus einem stabilen, leichten Rahmen aus Carbon, der eine hohe Festigkeit bei zugleich geringem Gewicht bedeutet, einem per 3D-Drucker gefertigten aerodynamischen Gehäuse und bürstenlosen Elektromotoren. Die Form, die sich als optimal herausstellt, hat einen kurzen Schwanz mit Finnen und zeigt eine selbst stabilisierende Wirkung. In die Drohnenspitze wird eine Kamera eingebaut.

Die Energie beziehen die Motoren aus einem Lithium-Polymer-Akku mit 1.800 mAh. Dabei entpuppen sich die Batterien als der Schlüssel des Projekts, denn bei ersten Tests erreichen sie Temperaturen von mehr als 130°C, ausgelöst durch die fließenden hohen Ströme unter Vollast. Das Problem kann aber zusammen mit dem Akkuhersteller gelöst werden, so daß nur noch maximale Temperaturen von 83°C auftreten, die keine Brände mehr verursachen. Und auch die Kabelstärke der Motoren muß angepaßt werden, um mit den hohen Strömen zurechtzukommen, ohne daß sich die Kabel selbst entlöten.

Ende Februar 2025 findet in Courtepin im Schweizer Kanton Freiburg der Flug eines von dem Studenten Samuele Gobbi konstruierten Quadrokopters namens Fastboy 2 statt, dessen exakte Guinness-Rekordgeschwindigkeit 557,64 km/h beträgt. Gobbi entwickelte, baute und testete die Drohne im Rahmen seiner Masterarbeit an der Hochschule für Technik und Architektur Freiburg (HEIA-FR), betreut wurde das Projekt von Prof. Nicolas Rouvé.

Das Design des FPV-Quadrokopters, dessen Prototyp Gobbi gemeinsam mit Freunden entwickelt hatte, zeichnet sich durch ein wassergekühltes System zur Kühlung der Elektronik während der Hochgeschwindigkeitsflüge aus. Das 1,6 kg schwere Luftfahrzeug wartet mit einer maximalen Leistung von 10 kW auf. Es läßt sich aber nichts darüber finden, daß die Fastboy 2 später weiterentwickelt wird oder Nachfolger hat.

Im Oktober 2025 wird von den Bells mit dem Modell Peregreen 3 (o. V3) ein neuer Rekord von 585 km/h aufgestellt.

Das Erreichen von fast halber Schallgeschwindigkeit mit einer von vier Elektromotoren angetriebenen Drohne wird durch das Zusammenspiel von guter Aerodynamik, leistungsstarkem Antriebsstrang und maximaler Hitzebeständigkeit durch Kühlung möglich.

Kernkomponenten der neuen Peregreen 3 sind eine Batterie mit einer Leistung von 16 kW, ein Wasserkühlsystem sowie speziell angefertigte APC-Rotorblätter mit sehr starkem Anstellwinkel. Dadurch wächst das Gewicht der Drohne jedoch auf 2,77 kg an, im Vergleich zur Peregreen 2, die lediglich 1,85 kg wiegt. Bei der benötigten Leistung des Antriebssystems von bis zu 16,2 kW dauern die Flüge jedoch nicht viel länger als 110 Sekunden.

Darüber hinaus haben die Bells auch noch Zeit, eine batterielose Drohne zu konstruieren, die so lange fliegen kann, wie die Sonne scheint. Darüber werde ich in der nachfolgenden Jahresübersicht 2025 berichten (in Arbeit).

Im Dezember meldet dann der australische Ingenieur Benjamin Biggs eine Rekordgeschwindigkeit von 626,4 km/h, wobei während des Fluges seiner 3D-gedruckten PETG-Drohne sogar eine Höchstgeschwindigkeit von 655 km/h erreicht worden sei. Der Rekord bleibt vorerst jedoch inoffiziell.

Im Januar 2026 stellt wieder das südafrikanische Vater-Sohn-Duo Bell einen Rekord auf, als ihre Drohne Peregreen V4 die durchschnittliche Höchstgeschwindigkeit von 657,59 km/h erreicht und sich damit erneut den Guinness-Weltrekord sichert. Die Drohne ist mit Lithium-Ionen-Polymer-Akkus ausgestattet, um in kürzester Zeit maximale Leistung zu liefern, und mit auf 15 cm reduzierten Propellern, um eine höhere Höchstgeschwindigkeit zu erreichen.

Außerdem ist das Äußere der Drohne optimiert. Und die kleine Startrampe, auf der die Peregreen V4 sitzt, ist eindeutig von der Mondrakete aus dem Comic von Tim und Struppi inspiriert.

Doch schon im Februar zieht Biggs mit einer von Grund auf neu entwickelten Konstruktion an den Bells vorbei - mit zwei Durchgängen gemäß den Guinness-Richtlinien: einmal mit 635 km/h im Wind und einmal mit 690 km/h im Gegenwind, was nach Berücksichtigung der vorgeschriebenen 100-m-Meßzone einen Durchschnitt von 661 km/h ergibt. Das Geheimnis, um diese Geschwindigkeiten zu erreichen, liegt in der Balance zwischen Motorleistung und Akkuleistung, ohne daß es zu einer Überhitzung kommt, während gleichzeitig der Luftwiderstand und das Gewicht reduziert werden.

Biggs, der gemeinsam mit Aidan Kelly den YouTube-Kanal Drone Pro Hub betreibt, verwendet bei der Blackbird genannten neuen Drohne ultraflache Arme, eine Pull-Konfiguration, bei der die Motoren nach vorne ziehen, sowie neu entwickelte Carbonfaser-Propeller mit sehr steilem Anstellwinkel, um höhere Spitzengeschwindigkeiten zu erreichen. Die Propeller haben auch Sägeblattzähne an den Blattvorderkanten. Diese Kerbungen erzeugen kleine Wirbel, die die Luftströmung stabilisieren und ein Ablösen des Luftfilms an der Blattoberfläche verhindern.

Sinnvollerweise waren zwei Drohnen gebaut worden. Die erste erreichte eine Geschwindigkeit von 632 km/h, bevor der Funkkontakt abbrach. Sie konnte zwar geborgen werden, war aber nicht mehr reparabel. Am zweiten Tag absolviert die zweite Drohne bei aufziehendem schlechten Wetter zwei Flugversuche: einen mit Rückenwind, und einen gegen den Wind.

Der Rückenwindflug liefert ein Spitzenergebnis von 730 km/h, doch bereinigt um den Rückenwind mit 55 km/h ergibt sich eine tatsächliche Eigengeschwindigkeit von 674 km/h. Da der Gegenwind-Flug 639 km/h bringt, ergibt sich ein Durchschnitt von 683 km/h. Die Drohne übersteht den letzten Flug ebenfalls mit Beschädigungen, gilt jedoch als reparierbar. Das Duo plant nun einen offiziellen Rekordversuch. Auf ihrer Website wollen sie außerdem Bauanleitungen für die Blackbird veröffentlichen, denn viele Teile lassen sich mit einem handelsüblichen 3D-Drucker fertigen.

Aber auch diese Rekorde bleiben nicht allzu lange bestehen, denn schon Ende Juni 2026 gelingt es der Firma N3XT, dem experimentellen Arm des deutschen Unternehmens Quantum Systems GmbH, einen neuen Weltrekord mit 699 km/h im horizontalen Flug aufzustellen. Da der Flug der Drohne mit dem Namen Apex Recordhunter während eines internen Tests stattfand, wird es aber noch Wochen dauern, bis die formale Zertifizierung durch Guinness World Records erfolgt.

Im Gegensatz zu den vorstehend genannten Drohnen-Enthusiasten hat die 2015 gegründete und in Oberpfaffenhofen beheimatete Firma eindeutige kommerzielle Interessen und bietet insbesondere Drohnen für den militärischen Gebrauch an. Daher soll auch der Apex-Recordhunter, dessen Entwicklung ein Jahr gedauert hat, in Zukunft noch schneller werden - um im Einsatz Leben zu retten, indem er blitzschnell Kampfdrohnen abfängt und zerstört.

Allerdings ist die Drohne selbst keine Waffe, sondern ein Technologiedemonstrator, der von demselben Ingenieurteam gebaut wurde, das auch das Abfangjägerprogramm von Quantum Systems entwickelt. Die eigentlichen kampffähigen Systeme stammen von WIY Drones, einem in Kiew ansässigen Unternehmen, das innerhalb derselben Gruppe über ein Joint Venture namens Quantum WIY Industries separat tätig ist. Darüber findet sich mehr unter Anschläge und Abwehrmaßnahmen 2026 (in Arbeit). Die Firma Quantum Systems selbst ist in der Jahresübersicht 2019 bereits ausführlich präsentiert worden.

Weiter mit der allgemeinen Chronologie: Ebenfalls im Februar 2024 wird berichtet, daß Forscher der TU Graz unter der Leitung von Manfred Hartbauer gemeinsam mit steirischen Firmen ein mehrteiliges, vernetztes Robotik-System entwickelt haben, um die aus Asien eingewanderten marmorierten Stinkwanzen (Halyomorpha halys) mit Sensoren, Robotern und Drohnen zu bekämpfen. Die Insekten bevölkern mittlerweile nicht mehr nur Äcker, sondern auch Wohnräume. Im Obstbau, etwa bei Äpfeln und Birnen, und besonders in Italien, Slowenien und in der Schweiz, sorgen sie für Ernteausfälle in Millionenhöhe.

Die Umsetzung ist allerdings etwas aufwendig. Ein auf einem Baum angebrachter Sensor erkennt das Vorhandensein von Wanzen aufgrund ihrer Vibrationssignale, die das menschliche Ohr jedoch nicht hören kann. Daher wurde eine Software mit KI darauf trainiert, Wanzen-Geräusche anhand ihrer typischen Geräusch-Frequenz-Muster von denen anderer Arten zu unterscheiden.

Erkennt der Sensor einen Wanzenbefall, holt er über eine Internetverbindung den Roboter herbei. Dieser bringt huckepack eine Flugdrohne zum Baum, die mit einem Lautsprecher verbunden ist, der in der Lage ist, einen speziellen Schall abzustrahlen. Die Drohne steigt auf und fliegt im Zickzack von oben nach unten den befallenen Baum ab, wobei sie ihn beschallt. Dieser Schall ist auch gepulst, aber sehr stark, und weist ein Muster auf, durch das die Wanzen sich reflexartig zu Boden fallen lassen. Roboter saugt dann die am Boden liegenden Wanzen ein und bringt sie weg. Andere Insekten wie Bienen soll das System nicht stören.

Zum Einsatz kommt ein Mercator-Roboter, der von der TU Graz entwickelt wurde, während die Drohnen vom Kärntner Unternehmen AIR6 Systems stammen. Einer der Vorteile des neuen Systems ist, daß es ganz ohne chemische Pestizide auskommt, und daß man in der Lage ist, den ganzen Befall selbst zu quantifizieren. Das Wanzendrohne getaufte System funktioniert autonom, nur alle zwei Jahre müssen die Sensoren, die an den Obstbäumen kleben, ausgetauscht werden.

In den kommenden zwei Jahren soll nun ein Prototyp entwickelt werden, der beweist, daß ein solches System grundsätzlich funktionieren kann. Erste Versuche mit dem von der österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) mit 630.000 € geförderten System soll es bereits in der kommenden Obstsaison geben.

Kontextbezogen sei auf eine im April veröffentlichte Studie der Universität Modena und Reggio Emilia (UNIMORE) hingewiesen, die unter dem Titel ,First use of unmanned aerial vehicles to monitor Halyomorpha halys and recognize it using artificial intelligence’ im Netz abrufbar ist. Hier berichten die Forscher, daß sie gemeinsam mit Kollegen der Universität Perugia erstmals kommerzielle Drohnen und KI gegen die Stinkwanzen eingesetzt haben, die allein in Italien im Jahr 2019 Schäden in einer geschätzten Höhe von 588 Mio. € verursacht haben.

Da traditionelle Überwachungsmethoden oft ineffektiv und arbeitsintensiv sind, bieten Drohnen eine weniger störende und effizientere Lösung, indem sie hochauflösende Bilder von Obstplantagen aus bis zu 8 m Höhe aufnehmen. Da die schallempfindlichen Stinkwanzen in Anwesenheit der Drohnen erstarren, erleichtert dies die Aufnahmen und führt zu einer Erkennungsgenauigkeit von 97 %. Einmal erkannt, können Obstbauern gezielte Maßnahmen ergreifen. Auch die Anpassung der Technologie an andere Kulturen und Schädlinge sei möglich.

Ebenfalls im Februar 2024 erscheinen Berichte über den Einsatz von Drohnen bei der Bekämpfung von Insekten, die für den Menschen schädliche Viren übertragen, wie z.B. das Dengue-Fieber, Gelbfieber, Zika und Chikungunya.

Denn um täglich 300.000 sterile Mücken der Gattung Aedes aegypti freizusetzen und so die Verbreitung der Insekten zu verringern, scheinen Drohnen die beste Lösung zu sein. Eine Freisetzung auf Bodenebene hingegen ist auf öffentliche Straßen beschränkt und erreicht nicht die Brennpunkte, während Drohnen eine zielgerichtete Freisetzung auf homogene Weise ermöglichen.

Die Methodik basiert auf einem Verfahren, das als Sterile Insektentechnik (SIT) bekannt ist und bereits seit über 50 Jahren zur Reduzierung von Schädlingspopulationen auf der ganzen Welt eingesetzt wird: Männliche Mücken werden in Gefangenschaft sterilisiert und dann in Gebiete entlassen, in denen es wilde weibliche Mücken gibt. Die Männchen paaren sich dann mit diesen Weibchen, aber da sie steril sind, entstehen aus diesen Verbindungen keine Eier.

In dieser Zeit war die gängigste Methode zur Sterilisierung der männlichen Mücken eine Bestrahlungstechnik, die von der Internationalen Atomenergiebehörde (IAEA) entwickelt worden war. Um die Mücken sicher in die besten Brutgebiete zu transportieren, prüft die IAEA nun ein System, das im Rahmen einer Partnerschaft zwischen dem brasilianischen Start-Up BirdView mit Sitz in São Manuel und dem brasilianischen Agrarforschungsinstitut EMBRAPA entwickelt wurde.

Basierend auf einer Technologie, die ursprünglich für das Besprühen von Nutzpflanzen mit biologischen Schädlingsbekämpfungsmitteln entwickelt worden war, wird ein spezieller Behälter an der Unterseite einer Quadrokopter-Drohne installiert, aus dem die Männchen dann entlassen werden, wobei sie kaum Schaden nehmen oder Streß erleiden, der sich negativ auf ihre Flugeigenschaften oder ihr Paarungsverhalten auswirken könnte.

Eine Drohne kann 17.000 Insekten pro Flug freisetzen, der 10 Minuten dauert und eine Fläche von etwa 100.000 m2 abdeckt. In Feldversuchen in Brasilien wurde das System bereits eingesetzt, die Resultate seien sehr ermutigend.

In ähnlichem Zusammenhang erscheint im Juli eine im Netz einsehbare Studie mit dem Titel ,Field deployment of Wolbachia-infected Aedes aegypti using uncrewed aerial vehicle’, in welcher Wissenschaftler unter der Leitung von Ya-Hsun Lin vom World Mosquito Program (WMP) mit Sitz in Melbourne, Australien, über die Verteilung infizierter Moskitos per Drohne berichten. In diesem Fall wurden die verwendeten Mücken mit dem Wolbachia-Bakterium infiziert, welches das Virus blockiert, das das Dengue-Fieber verursacht.

Das von Lin und seinen Kollegen entwickelte Drohnensystem zur Verteilung von Moskitos kann 160.000 erwachsene Insekten transportieren. Diese werden in einem temperatur- und feuchtigkeitskontrollierten Raum an der Drohne befestigt, um sie gesund, aber sediert zu halten, bis die Drohne das Verteilungsgebiet erreicht. Dann werden die Mücken in Gruppen von 150 Stück freigesetzt, verteilt über einen großen Bereich.

In zwei Feldversuchen auf den Fidschi-Inseln wird festgestellt, daß die Verteilungsmethode genauso erfolgreich ist wie die Freisetzung vom Boden aus, aber im vorliegenden Fall müssen die Mückenverteiler nicht in den dichten Dschungel hineinfahren, sondern bedienen die Drohne von einem sicheren, entfernten Ort aus. Der zweite Test bestätigt, daß die freigesetzten Mücken die Wolbachia-blockierenden Bakterien in einem Gebiet von 2 km² in die Wildpopulationen einschleusen konnten.

Für den Einsatz im Sport gedacht, wenn auch bislang nicht umgesetzt, ist das Design der Drohne Referee, die als Luftbeobachter die Rolle eines Schiedsrichters übernehmen soll, z.B. zunächst auf Amateurebene beim Fußball. Immerhin hat die Torlinientechnologie schon seit Jahren die Entscheidungsfindung, die dem menschlichen Auge oft entgleitet, erheblich verbessert.

Der im Rahmen eines von Samsung Electronics unterstützten Design-Membership-Programms entwickelte Entwurf des koreanischen Designers Seungmin Ha aus Seoul, der im April 2024 veröffentlicht wird, beinhaltet einen tragbaren Drohnen-Fußballschiedsrichter mit HD-Kamera, der über den Spielern und dem Ball schwebt, sie verfolgt und bei einem Foul einen Pfiff auslöst. Referee bewegt sich fließend um den Ball herum, so daß es keine toten Winkel gibt und die Entscheidungen punktgenau getroffen werden können.

Die einem Trainingskegel nachempfundene Drohne wird in einer speziellen Trolley-Tasche geliefert, die man mit auf das Spielfeld nehmen kann. Da viele Hobbyfußballer erst in den Nachtstunden Zeit zum Spielen haben, hat der fliegende Schiedsrichter eine LED-Beleuchtung, die zusammen mit dem Pfeifton aufleuchtet, wenn ein Foul erkannt wird. Gesteuert wird die Drohne über eine App.

Auch eine neue Rettungsring-Drohne erscheint in diesem Jahr, die diesmal von dem chinesischen, in Guangzhou City ansässigen Drohnenhersteller Didiok Makings stammt.

Das Thema ist nämlich ständig akut: Versehentliches Ertrinken stellt ein weltweites Problem dar, von den Küstenregionen bis hin zu Binnenseen und Flüssen. Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation (WHO) anläßlich des Welttags gegen das Ertrinken im Juli 2021 sterben jedes Jahr mindestens 236.000 Menschen durch Ertrinken - der dritthäufigsten Todesursache bei unbeabsichtigten Verletzungen. In einem späteren WHO-Report wird für 2021 sogar von über 300.000 Ertrinkungstoten ausgegangen.

Die im April 2024 erstmals gezeigte TY-3R (o. JX-6A Flying Lifebuoy Drone) ist eine 93,5 x 93,5 cm große Mischung aus einem Quadrokopter und einer Rettungsboje, die mit einer einachsigen Kamera ausgestattet ist, die selbst in Situationen, in denen eine direkte Sichtverbindung nicht möglich ist, HD-Kamerabilder in Echtzeit liefert.

Wenn ein Schwimmer gegen starke Strömungen oder Erschöpfung ankämpft, können die Retter den TY-3R per Knopfdruck in die Luft abheben und ihn mit Hilfe einer Joystick-Fernsteuerung auf den Gestrandeten zubewegen lassen. Dabei kann die Drohne bei Windstärke 6 abheben, was einer Windgeschwindigkeit von 40 - 50 km/h entspricht. Der TY-3R landet auf der Wasseroberfläche, wenn er den in Not geratenen Schwimmer erreicht, und verwandelt sich in ein zuverlässiges Schwimmgerät, das bis zu zwei Erwachsene gleichzeitig tragen kann.

Laut Didiok hat der weniger als 5 kg schwere TY-3R eine Kommunikationsreichweite von 1 km, eine Höchstgeschwindigkeit von 47 km/h und mit seiner 7 Ah Batterie eine Laufzeit von über 10 Minuten pro Akkuladung. Er schaltet seine Motoren ab, wenn er auf dem Wasser landet, und hat außerdem Schutzvorrichtungen über den Propellern, um die Finger und andere Gliedmaßen der Schwimmer zu schützen. Die Rettungsdrohne, die auch vom Wasser aus starten kann und über eine Funktion zur autonomen Rückkehr verfügt, ist zum Preis von ca. 11.800 $ erhältlich.

Zur Erinnerung: Die Luft-Wasser-Rettungsdrohne hat etliche Vorläufer, angefangen mit dem fliegenden Roboter Pars, den das iranische RTS Lab bereits im Jahr 2013 präsentierte, über das Projekt Ryptide in den USA und die Drohne Little Ripper aus Australien in 2015, bis zu dem Smart Ring der Sanad Academy in Dubai 2017, sowie der DRK-Drohne und der spanischen Auxdron LFG im Jahr 2018, um nur die signifikantesten zu nennen. Im Gegensatz zur TY-3R werfen diese alle jedoch separate Schwimmhilfen auf die ertrinkungsgefährdeten Schwimmer ab.

Zu den wichtigen neuen Einsatzbereichen gehört das im Mai gestartete Projekt SeeKaquA (Semi-airborne elektromagnetische Exploration von Aquiferen in der Kalahari, Afrika), bei dem ein internationales Forschungsteam unter der Leitung des  Instituts für Angewandte Geophysik (LIAG) in Hannover mit Hilfe modernster drohnengestützter Elektromagnetik Grundwassersuchen in der Kalahari durchführt.

Bodengestützte elektromagnetische Methoden werden in der Geophysik schon seit Jahrzehnten genutzt, um tiefe Grundwasservorkommen ausfindig zu machen. Aus den Messungen kann die elektrische Leitfähigkeit des Untergrundes als Indikator für wasserführende Schichten oder Versalzungszonen abgeleitet werden.

Das von Raphael Rochlitz koordinierte SeeKaquA-Projekt setzt mit der halb luftgestützten Elektromagnetik ein innovatives neues Meßverfahren ein, das am Boden installierte Stromquellen mit hochempfindlichen Magnetfeldsensoren kombiniert, welche von Drohnen durch die Luft geschleppt werden.

Die starken elektrischen Ströme, die am Boden in den Untergrund eingespeist werden, erzeugen ein primäres elektromagnetisches Feld, das sich im Boden ausbreitet und dort von Gestein, Wasser, Salz oder Erz unterschiedlich beeinflußt wird. Die Drohne trägt dann die Magnetfeldsensoren über das Gebiet und mißt das sekundäre Magnetfeld, das durch diese Untergrundstrukturen entsteht. Dies ermöglicht es, den Untergrund über mehrere Quadratkilometer große Gebiete kosteneffizient und umweltfreundlich abzubilden, und erlaubt eine detaillierte Analyse der Grundwasserleiter bis in mehrere hundert Meter Tiefe.

Das Verbundprojekt mit einer Laufzeit bis April 2028, an dem auch die University of Namibia (UNAM), die University of Zambia (UNZA), das SADC Groundwater Management Institute (SADC-GMI), die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) sowie die Firma terratec Geophysical Services GmbH beteiligt sind, wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des parallel laufenden deutsch-afrikanischen Forschungsprogramms WASA, das zur nachhaltigen Verbesserung der Wassersicherheit in Afrika beitragen soll, mit 1,3 Mio. € gefördert.

Das erste persönliche Treffen der afrikanischen und deutschen Partner findet Ende September 2024 innerhalb der WASA-Kick-off-Konferenz in Stellenbosch in Südafrika statt, ab dem Frühjahr 2025 sollen dann mehrere Meßkampagnen in Namibia und Sambia starten. Ein zentraler Bestandteil des Projekts ist zudem der Wissenstransfer an lokale Universitäten, Unternehmen und Behörden im südlichen Afrika.

Im Mai 2024 wird eine neue Responder-Drohne vorgestellt, die nach einem Notruf innerhalb von fünf Sekunden automatisch startet, um mit Rot- und Blaulicht sowie Sirenengeheul als schneller Ersthelfer und Aufklärer zu dienen. Die Ersthelfer-Drohne der 2017 von Blake Resnick in Seattle gegründeten Firma Brinc Drones ist für den Einsatz bei Polizei, Feuerwehr und Rettungsdiensten vorgesehen. Sie erkundet Gefahrenlagen, ist mit Ausrüstung ausgestattet, die dazu dient, die Reaktionszeiten bei Straftaten oder anderen Notfällen zu verkürzen, und unterstützt die Einsatzkräfte vor Ort.

Neben Licht und Sirene besitzt die autonome Drohne eine optische HD-Kamera mit 40-fachem Zoom, eine Wärmebildkamera, einen Scheinwerfer und ein Zwei-Wege-Kommunikationssystem mit Lautsprecher und Mikrofon, über das die Helfer ein Echtzeitgespräch mit den betroffenen Personen führen können. Das Fluggerät liefert über 4G Live-Bilder an die zuständige Leitstelle, um die Rettungskräfte mit Informationen zu benötigtem Personal und Material zu versorgen.

Der Responder ist zudem mit einem Nutzlastsystem ausgestattet, mit dem lebensrettende Gegenstände wie EpiPens, automatische externe Defibrillatoren, Schwimmhilfen und Mittel wie Naloxon zur Behandlung von Opioid-Überdosen transportiert und abgeworfen werden können.

Die Idee ist, daß mehrere Responder in der ganzen Stadt an strategisch wichtigen Punkten stationiert werden, wobei jeder in seiner eigenen robotischen Responder-Station geschützt ist, wenn er nicht im Einsatz ist. Dort wird er auch automatisch aufgeladen.

Der Quadrokopter, der sich auch zusammenfalten läßt, kann bis zu 42 Minuten am Stück fliegen, entweder autonom mit Hilfe eines Systems zur Kollisionsvermeidung, oder ferngesteuert von der Einsatzzentrale aus oder vor Ort mit einer Handfernbedienung. Nähere Angaben über den Antrieb, die Akkus oder die Baumaße werden nicht genannt. Brinc nimmt bereits Anfragen von potentiellen gewerblichen oder kommunalen Kunden entgegen, der Preis ist nicht bekannt.

Daß auch konventionelle Drohnen als Retter agieren können, beweisen mehrere Meldungen in diesem Jahr. So wird im Juni im bayerischen Hochwassergebiet in Neu-Ulm eine 32-jährige Frau mit Hilfe einer Drohne nach mehr als 52 Stunden in der Krone eines umgestürzten Baums gefunden, in der sie sich vor dem Hochwasser in Sicherheit gebracht hatte, um auf Rettung zu warten. In mehreren Landkreisen Bayerns galt zu diesem Zeitpunkt Katastrophenalarm, da der Dauerregen zu Pegelständen führte, wie sie statistisch gesehen nur einmal in 100 Jahren erreicht werden.

Die Frau war im Wald unterwegs gewesen, als das Wasser immer weiter stieg, und konnte anfangs noch selbst mit dem Handy in der Leitstelle von Feuerwehr und Rettungsdienst anrufen, war danach über ihr Mobiltelefon aber nicht mehr erreichbar, möglicherweise war der Akku leer. Zum Zeitpunkt ihrer Rettung galt sie schon zwei Tage lang als vermißt. Nachdem sie von der Drohne entdeckt worden war, mußte sie mit einem Hubschrauber gerettet werden, da das Wasser immer noch brusthoch stand. Die Frau war sichtlich geschwächt und dehydriert, ansonsten aber körperlich unversehrt.

Ebenfalls im Juni wird im Big Basin Redwoods State Park in Kalifornien ein 34-jähriger verirrter Wanderer gerettet, der zehn Tage in der Wildnis überlebt hatte, indem er wilde Beeren aß und Wasser aus Bächen und Wasserfällen trank. Die Familie hatte ihn als vermißt gemeldet, nachdem er nicht zu einem gemeinsamen Essen erschienen war. Daraufhin wurden Such- und Rettungsmaßnahmen eingeleitet.

Nachdem Zeugen in der Gegend von Foreman Creek am Big Basin Highway Hilfeschreie gehört hatten, gelang es den Rettungskräften, den Vermißten mit einer Drohne zu finden und ihn anschließend zu retten. Wie er selbst vermutete, habe er sich wohl auch verirrt, weil Orientierungspunkte durch die jüngsten Waldbrände zerstört worden seien.

Mitte September verschwindet in Dubberly im US-Bundesstaat Louisiana eine 10-Jährige spurlos aus ihrem Schlafzimmer. Wie sich herausstellte, war das Mädchen von zu Hause aufgebrochen und in einem nahegelegenen Waldstück spazieren gegangen, andere Quellen berichten, die sei schlafgewandelt. Als ihre Tochter nicht zurück nach Hause kommt, verständigen die Eltern die Polizei und Hunderte Freiwillige durchkämmen das Gebiet, aber das Mädchen bleibt verschwunden.

In der Nacht setzten die Rettungskräfte daraufhin mehrere Wärmebilddrohnen ein - und tatsächlich taucht mitten im Wald zwischen den Bäumen plötzlich der Umriß eines Kindes auf. Als die Drohne stoppt und die Kamera näher zoomt, zeigt das Bild deutlich ein kleines Mädchen, das einen Schlafanzug trägt und zusammengekauert auf dem matschigen Waldboden liegt. Bald darauf taucht ein Retter neben dem Kind auf, nimmt es in die Arme und bringt es zu seinen Eltern zurück.

In diesem Zusammenhang sei auf die Arbeit von Prof. Oliver Bimber an der Johannes Kepler Universität (JKU) in Linz hingewiesen, der zusammen mit Kollegen der britischen University of Cambridge untersucht hat, ob und unter welchen Bedingungen eine stereoskopische Tiefenwahrnehmung von stark verdeckten Szenen möglich ist, um z.B. vermißte Menschen zu erkennen, die nicht so leicht zu finden sind, wenn sie etwa im Wald teilweise verdeckt sind.

In die breite Presse kommt Bimbers Methode ,Airborne Optical Sectioning’ (AOS) im März 2024, als darüber berichtet wird, wie das bereits 2018 entwickelte Abtastverfahren durch die Kombination vieler Einzelaufnahmen das Wegrechnen von Verdeckung in Echtzeit, und somit das Sichtbarmachen von eigentlich unsichtbaren Objekten unter dichter Vegetation ermöglicht. Gezeigt wurde das Potential von AOS bereits in Bereichen wie der Suche nach Vermißten, Wildbeobachtung, Waldbranderkennung und Archäologie.

Die erste Veröffentlichung von Bimber, Indrajit Kurmi und David C. Schedl erschien im August 2018 und ist unter dem Titel ,Airborne Optical Sectioning’ im Netz abrufbar. Im Juli 2019 folgten dann Meldungen über eine neue Kameradrohne, die in Kombination mit dem AOS den Wald virtuell ,seziert’, um Vögel und Nester zu identifizieren. Das weltweit erste Echtzeit-Tracking von Personen in dichter Bewaldung geschah im Frühjahr 2022, und im September wird berichtet, daß das System nun auch für normale, im Handel erhältliche, Drohnen verwendbar ist. Ursprünglich war für diesen Zweck eine Spezialdrohne mit einem 10 m langen Ausleger erforderlich, an dem zehn Einzelkameras befestigt waren.

In Zukunft soll AOS auch zur Waldbrandbekämpfung eingesetzt werden, da die frühe Detektion von Brandherden, noch bevor sichtbarer Rauch oder Feuer entsteht, entscheidende Vorteile liefern kann. Außerdem arbeiten die Linzer Forscher an einer Erweiterung auf Drohnenschwärme, die selbstkoordiniert Suchen durchführen.

In einem ähnlichen Kontext berichten die Fachblogs im Juni 2024 über die Arbeiten von Jan-Hendrik Ewers und einem Team der University of Glasgow, um herauszufinden, ob eine KI nicht bessere Suchstrategien umsetzen kann, um bestimmten Suchorten Vorrang vor anderen zu geben, als die von Drohnenpiloten üblicherweise genutzte Kombination aus statistischer ,Suchtheorie’ und Intuition.

Nachdem das Team Datensätze von Such- und Rettungsfällen aus der ganzen Welt gesammelt hatte, wurde mit diesen Daten sowie mit geographischen Daten aus Schottland ein KI-Modell trainiert. Dieses führte anschließend Millionen von Simulationen durch, um die Routen zu ermitteln, die eine vermißte Person unter gegebenen Umständen am ehesten nehmen würde. Am Ende spuckte es eine Art Karte von Wahrscheinlichkeiten aus, die die vorrangigen Suchgebiete anzeigt. Damit konnte gezeigt werden, daß Deep-Learning-Algorithmen grundsätzlich genutzt werden können, um effizientere Suchpfade für Drohnen zu entwerfen.

Die im Mai veröffentlichte Studie von Ewers, David Anderson und Douglas Thomson trägt den Titel ,Deep Reinforcement Learning for Time-Critical Wilderness Search And Rescue Using Drones’. Eine frühere Studie unter dem Titel ,GIS Data Driven Probability Map Generation for Search and Rescue Using Agents’ war bereits beim IFAC World Congress im Juli 2023 vorgestellt worden, sie ist im Netz abrufbar. Im Moment ist Ewers im Gespräch mit der schottischen Polizei, um herauszufinden, was nötig wäre, um das System in der Praxis zu testen und einzusetzen.

Wie im August 2024 bekannt wird, will New York künftig Drohnen einsetzen, um Menschen in der Stadt und vor allem in den Vororten vor Gefahren zu warnen. Sobald die Bewohner über bevorstehende Unwetter informiert werden müssen, sollen ab sofort fünf Teams der Federal Emergency Management Agency (FEMA) zahlreiche Drohnen durch die Straßen der Metropole fliegen, über den Wohngebieten stoppen und per Lautsprecher eine Warnung in mehreren Sprachen abspielen. Dabei warnen sie vor kommenden Regenfällen, die Keller und Kellerwohnungen überfluten könnten.

Wie die FEMA empfiehlt, sollen sich die Bewohner darauf vorbereiten, ihre Wohnungen im Ernstfall schnellstmöglich verlassen zu können, denn durch den anhaltenden Regen können Sturzfluten entstehen, welche die Kellerwohnungen innerhalb kürzester Zeit mit Wasser fluten. Tatsächlich zeigt eine Studie der Cambridge University, die im April dieses Jahres veröffentlicht wurde und die Gründe für die Opfer des Hurrikans Ida im Jahr 2021 analysiert, daß von insgesamt 14 Toten 13 Menschen in ihren Kellern ertrunken sind. Die unter dem Titel ,Immediate Injury Deaths Related to the Remnants From Hurricane Ida in New York City, September 1-2, 2021’ ist übrigens im Netz abrufbar.

Die Drohnen sollen dies künftig verhindern, vor allem in den Gebieten, in denen die herkömmlichen Methoden nicht greifen, wie die Social-Media-Warnungen, Smartphone-Nachrichten und Hinweise, welche die FEMA an über 2.000 gemeinnützige Organisationen in der Stadt ausgibt. Schließlich können Drohnen Gebiete erreichen, in denen diese Meldungen nicht genutzt werden.

Die Fluggeräte sollen bei Unwettern so lange in der Luft bleiben, bis die Wetterbedingungen das Weiterfliegen nicht mehr zulassen. Durch ihren Einsatz bringen sich die Rettungskräfte nicht in Gefahr und können Bewohner deutlich länger und womöglich sogar früher warnen, selbst wenn durch den Sturm schon kein Durchkommen mehr möglich wäre.

Ein weiterer Fall, bei dem Drohnen genutzt werden, um Gefahren vorherzusagen, ist Inhalt der im Jahr 2020 begonnenen Arbeiten von Experten der University of California, Santa Barbara (UC Santa Barbara) um Prof. Douglas McCauley und Neil Nathan. Wie im Oktober 2024 berichtet wird, nutzen die Forscher die Datensammlung, um das Risiko für Schwimmer durch Haie zu verringern, indem ihre Drohnen die Raubfische im Küstenbereich zählen und deren Positionen bestimmen.

Ihr Ziel ist es, Prognoseinstrumente zu entwickeln, mit denen sich vorhersagen läßt, zu welcher Jahreszeit, zu welcher Tageszeit oder unter welchen Meeresbedingungen mit mehr oder weniger Haifischaufkommen zu rechnen ist. Hierzu untersucht das Team, welche Faktoren das Verhalten der komplexen und intelligenten Tiere in allen Lebensstadien beeinflussen, wie das Verhalten ihrer Nahrung, die ozeanographischen Bedingungen und die langfristigen Muster im Zusammenhang mit dem Klimawandel.

Um ihr Prognosemodell zusammenzustellen, setzt das Team Drohnen ein, um die Anzahl der Weißen Haie in Strandnähe zu zählen, und mißt dann so viele andere Merkmale des Ozeans wie möglich. Dazu gehörten zeitliche Faktoren - wie die Tages- und Jahreszeit - sowie physikalische Merkmale wie die Höhe des Wellengangs, die Wassertransparenz, die Temperatur der Oberfläche und des Meeresbodens sowie biologische Faktoren wie die Menge an Plankton im Wasser als Indikator für die Fruchtbarkeit des Nahrungsnetzes, auf das die Haie angewiesen sind.

Die Wissenschaftler hatten im Laufe der Jahre alle möglichen Methoden zur Zählung von Haien angewandt: mittels Tauchern, per Sonar und durch Markierungen. Für die aktuelle Studie schickt das Team jedoch automatisierte Drohnen los, die jeden Tag zur gleichen Zeit eine vorprogrammierte Flugroute von einer Meile außerhalb der Brandungslinie abfliegen, um Haie zu zählen und ihre Größe mit Hilfe von KI zu bestimmen. Und da die Haie nichts von den Drohnen über ihnen ahnen, sind sie leichter zu zählen.

Ein Nachteil ist allerdings, daß man so nur die Oberflächenschicht des Ozeans abbilden kann, weshalb die Forscher der UC Santa Barbara mit Experten des Shark Lab von Prof. Chris Lowe an der California State University, Long Beach (CSU Long Beach) zusammenarbeiten. Dessen Team untersucht seit Jahren Weiße Haie in dieser Region und liefert zusätzliche Datenströme durch Markierungen und akustische Bojen. Aufgrund des allgemeinen Interesses entwickelt das Team zudem ein automatisches SMS-Benachrichtigungssystem, das die Ergebnisse der Tagesanalyse in Echtzeit mitteilt. Darüber hinaus lassen sich die Live-Daten auf SharkEye.org abrufen.

In den nächsten zehn Jahren werden das komplexe Bild und die Vorhersagen darüber, wo sich Haie aufhalten und wann sie dort sein werden, wahrscheinlich noch viel klarer werden. McCauley kann sich jedenfalls gut vorstellen, daß Drohnen auf Rettungsschwimmertürmen im ganzen Land eingesetzt werden, um die Haie ständig zu überwachen.

Ein Team der Universität Freiburg um Prof. Andrew Straw hat wiederum eine Drohne mit einer neuen Tracking-Technologie gebaut, die Bienen verfolgen und filmen kann. In der Veröffentlichung vom Oktober 2024 unter dem Titel ,High-resolution outdoor videography of insects using Fast Lock-On tracking’ beschreiben die Wissenschaftler dieses Fast Lock-On (FLO) Tracking, bei dem sich ein Bildsensor auf einen retroreflektierenden Marker ausrichtet, der an einem Insekt befestigt ist. Mit paraxialer Infrarotbeleuchtung kann eine einfache Bildverarbeitung das Insekt in wenigen Millisekunden lokalisieren.

Die FLO-Technologie kann gut in Kombination mit anderen Komponenten eingesetzt werden: Mit einem FLO-System auf einer Quadrokopter-Drohne gelingt es bereits, eine fliegende Honigbiene in freier Wildbahn minutenlang über eine Strecke von mehr als 100 m präzise zu verfolgen, ihre Flugbahnen aufzuzeichnen und hochaufgelöste Zeitlupen-Videos ihres Verhaltens aufzunehmen. Die Daten sollen Informationen über das Verhalten von Insekten in ihrer natürlichen Umgebung liefern.

 

Weiter mit den Elektro- und Solarfluggeräten...