Найбільш повноцінний та всеохоплюючий огляд бізнесу заснованому на постачанні комерційних послуг із застосуванням безпілотних транспортних засобів зроблено компанією PwC. За оцінками експертів PwC, в найближчому майбутньому все більше компаній займуться трансформацією своїх операційних процесів з використанням безпілотних літальних апаратів. Це торкнеться в тому числі енергетичної галузі, де необхідні одночасно, як мобільність, так і висока якість інформації. Відповідно до дослідження їх Центру з розробки рішень з використанням БПЛА, наразі світовий ринок мікроавіації – БПЛА становить більше 130 млрд. доларів США. Як же розподіляються ці колосальні ресурси? Більше 45 млрд. доларів становлять послуги БПЛА для моніторингу об’єктів інфраструктури, до яких, до речі, відносять енергетику. Друге місце, з об’ємом ринку у 32 млрд доларів, становить сільське господарство, третє місце з витратами в 13 млрд доларів – транспортна галузь, 10 мільярдів витрачають підприємства що забезпечують безпеку, додатково значну частину попиту формує галузь розваг та телекомунікації. Як бачимо, рівень проникнення технології БПЛА в різні галузі економіки досить значний, а але ми сфокусуємось на розділі «Інфраструктура», до якої належить енергетична галузь, де дрони використають для виконання функцій:
• моніторингу інвестицій;
• технічного обслуговування;
• інвентаризації активів.
Принцип надання послуг на базі БПЛА складається з трьох ключових елементів:
1. Отримання точних даних з допомогою БПЛА.
2. Обробка і «хмарне» збереження даних - аналіз зображень, що надає повну інформацію, яка раніше була недоступна. Прямий доступ до результатів з будь-якої точки світу і з будь-якого пристрою.
3. Інтеграція в операційні процеси, а саме:
• Розбудова операційних процесів для оптимального використання результатів застосування БПЛА
• Систематизація і регламентація операцій із застосуванням БПЛА
• Відстеження зниження витрат і підвищення операційної ефективності
Що таке БПЛА? Їх переваги та недоліки.
БПЛА бувають важкими і легкими, вертолітного й літакового типу, можуть працювати на електродвигуні або використовувати рідке паливо. Як зорієнтуватися в цьому різноманітті і вибрати апарат, найбільш придатний для конкретних завдань?
Існує набір стандартних запитань, відповіді на які дозволяють визначити не тільки тип БЛА, здатний вирішити завдання в інтересах виробничої діяльності компанії, а й спосіб його застосування. Головне питання - просторові характеристики об'єкта моніторингу: протяжність, віддаленість від місця базування, що визначає тривалість польоту, а отже, розміри БПЛА і тип його двигуна. Інший важливий параметр - потреба в передачі даних в реальному часі або доставка їх споживачеві після обробки. Відповідь на це питання визначається типом цільової апаратури і потребою в радіоканалі передачі даних.
В першу чергу, доцільно розділяти безпілотники по типу двигуна - на електричні та бензинові. Кожен тип має переваги і недоліки. Для моніторингу нафтопроводів важливі два критерії - час польоту і надійність. Час польоту грає велику роль, тому що обсяги робіт зазвичай колосальні. Тут, безумовно, виграють БПЛА з двигуном внутрішнього згоряння. Однак потрібно розуміти, що погодні умови часто не дозволяють виконувати такі довгі вильоти (близько 8-10 годин), які можуть запропонувати нам бензинові літаки. Сучасні електричні безпілотники мають можливість виконувати зйомку протягом 3-4 годин, цього цілком вистачає в разі складних погодних умов.
Надійність і безпека - характеристики, важливі для будь-якого обладнання. За цим фактором переваги мають електричні сверхмалі БПЛА. Чим менше вага, тим менше пошкоджень безпілотник завдає сам собі під час посадки, що, в свою чергу, продовжує термін служби, знижує амортизацію. Безпека також за малою вагою - уявіть наслідки для людей та речей в разі потрапляння в нього «снаряда» вагою 30 кг і більше.
Як правило, для обстеження об'єктів, розташованих на значній відстані (до 50-70 км), використовують безпілотники літакового типу. Апарати вертолітного типу швидше підійдуть для близько розташованих, але потребують детального вивчення об'єктів, наприклад, для оцінки технічного стану трубопроводу. Такі «міні-гелікоптери» можуть наближатися до об'єкта на мінімальну відстань і «зависати» на одному місці.
Якщо навести фокус на застосуванні БПЛА у енергетичній галузі, то на теперішній час використання дронів може бути реалізовано двома способами.
Перший – це бізнес-кейси пов'язані з тим, що ви можете мати еквіваленти вертольотів або літаків, але дешевше і швидше та без пілота. Це дає певну користь, оскільки Вам не потрібно оплачувати години використання вертольотів, паливо, зарплатню пілотів тощо. І велика частина ефекту, яку ми бачимо, виходить з того, що безпілотники можуть робити більше польотів або перевірок, і таким чином вони можуть створювати більше даних, а потім за допомогою ряду таких технологій, таких як штучний інтелект, з автоматичною обробкою даних це може генерувати результат набагато продуктивніший, ніж те, що ми бачили раніше.
Другий – більше нагадує робототехніку, це впровадження дронів для обстеження та діагностики об’єктів у місцях де раніше працювали люди. Насправді кажучи – небезпечних місцях. З метою заміщення людського ризику, підвищення культури праці та досягнення цілей високотехнологічного процесу виробництва там впроваджуються дрони.
У цій публікації ми розглянемо використання безпілотників у кожному з цих напрямів у багатьох галузях енергетичної індустрії, а саме вітрова енергетика, сонячна, нафтова та газова, теплові електостанції.
Вітрова енергетика
Коли справа доходить до залучення безпілотників для інспекцій у секторі вітроенергетики, ринок керується попитом надзвичайно великої кількості вітротурбін, які потребують регулярного контролю за пошкодженням. Згідно з доповіддю Navigant Research, на початку минулого року в світі працювало майже 300 000 окремих вітрових турбін.
Виробники дронів сподіваються, що потреба у застосуванні безпілотників для перевірок вітрових турбін значно збільшиться у майбутньому. Промислові альпіністи не можуть спокійно вийти на лопасті, щоб подивитися на них, і коли мова йде про перевірки лопастей, промислові альпіністи потрапляють у дуже небезпечні умови праці. Залежно від того, яким саме відеорегістратором обладнано дрон, ви можете отримати дійсно докладний образ із зображенням 1 мм на піксель для неруйнівного контролю та виявлення пошкоджень. Це величезний фактор безпеки, оскільки працівники не повинні будуть виконувати сходження в небезпечні місця, а оператори можуть отримувати дані швидко і ефективно.
Дрон у повітрі над полем вітрових турбін може збирати інформацію та зображення для моніторингу, картографування, планування та структурного аналізу. За допомогою теплової камери, прикріпленої до дрона, можуть проводитися візуальні перевірки для виявлення провідних гарячих точок або зламаних ізоляторів. Коронний розряд, рідина, що іонізується навколо електрично зарядженого провідника, також може бути виявлена ультрафіолетовою камерою для позначення пошкоджених апаратних засобів, таких як ізолятори або провідники. Крім того, дрони можуть бути використані для розробки та створення 3D-зображень щоб інженери та оператори могли отримати більш детальний вигляд пошкоджень, таких як тріщини або ерозія, не зупиняючи обертання турбіни.
Варто приділити увагу способам використання дронів, які можуть бути доцільними в Україні, а саме під час зимових холодів. Компанія Aerones розробили інноваційний дрон, який обладнано пристроєм для розпилення спеціального розчину, який попереджує обледеніння лопатей вітротурбіні. До цього часу через обледеніння лопатей оператори ВЕС втрачали близько 20% своїх доходів в Канаді, Північній частині США та ЕС. Для вирішення питання використовувалися ризиковані місії за участю промислових альпіністів чи коштовних систем обігріву, але після розробки системи дрона Aerones, окрім зменшення ризику для людини, операція виконується у 5 разів швидше та у 5 разів дешевше. Це і головний доказ ефективності та своєчасності такої інновації.
Нафта і газ
Дрони можуть використовуватися в нафтогазовій галузі для проведення повітряної інспекції факельних труб, паливних сховищ, ліній електропередач та трубопроводів. Їх основний козир - можливість доступу до важкопрохідних або небезпечних зон, БПЛА дозволяють економити значні кошти і підвищують безпеку проведення робіт.
За допомогою безпілотника можливий збір великої кількості даних, на основі яких складаються моделі, що відображають збої і неполадки в роботі бурової установки. БПЛА може обстежити такі елементи технологічних вузлів, які або небезпечні, або недоступні для людини без зупинки всього процесу, наприклад - факельні системи. Дрони також здатні відстежувати тріщини і корозію і картографувати динаміку їх поведінки, виявляти витоки газу, розливи нафти, а також запобігати спробам незаконних врізок в трубопровід, що загрожує розкраданнями або аварією. За допомогою безпілотних літальних апаратів можна проводити інспекцію та патрулювання, обстеження лінійної частини та моніторинг трас магістральних трубопроводів.
За допомогою безпілотників можливо ефективно контролювати об'єкти видобутку вуглеводнів, здійснювати моніторинг поточного стану будівельних майданчиків на родовищах і запобігати серйозним пошкодженням на етапі експлуатації завдяки запланованій роботі безпілотних пристроїв (планові польоти). Моніторинг нафтових родовищ можна доповнити застосуванням різних методів збору інформації для розширення можливостей в частині отримання точних даних і запобігання втрат (наприклад, інфрачервоні камери), а прикладна технологія моніторингу навколишнього середовища може бути застосована для більш якісного контролю за впливом на екологію. Використання таких технологій, як моніторинг вегетаційного індексу, дозволяє виявляти області підвищеного впливу на навколишнє середовище. Безперервний моніторинг діяльності підрядників і складання чіткої документації по всьому інвестиційному майданчику забезпечують достатню кількість доказів в разі виникнення претензій.
Теплова енергетика та лінії електропередач
Лише небагатьом відомі ті складнощі, з котрими зіштовхуються ремонтні та сервісні підрозділі при обслуговуванні котельного обладнання великих теплових електростанцій. Для розуміння, такі котли заввишки як 5-ти поверховий будинок, в них відбувається процес спалювання палива, а саме вугілля, газу або мазуту, з метою перетворення води у пару, яка приводить у дію енергетичні турбіни. В галузі відомі навіть приклади нещасних випадків, коли в той час як інженер-ремонтник виконував обстеження внутрішніх поверхонь котлоагрегату, внаслідок неузгодженості дій, відбувався розпал горілок, що призводило до важких виробничих травм та нещасних випадків. На щастя, вже існують інноваційні підходи для заміщення людської праці в таких умовах завдяки можливості використання квадрокоптерів. Вперше, таку технологію запропонувала американська компанія United Aerobotics. Яка виконувала такі сервісні проекти з обстеження котлів ТЕС з 1970-х років.. Їх серійні моделі – Magnebot та Electrabot дозволяють роботизувати контроль поверхонь нагріву, трубок парогенераторів, горілок, стінок котла завдяки високчутливій камері, можливості «заземлятися» на стінці та он-лайн передачі данних оператору. Саме ця функція, «заземлення на стіні котла, дозволяє зекономити енергію акумулятора, та суттєво продовжити час обстеження.
Однак, за межами генеруючих електростанцій теж достатньо завдань для безпілотних засобів. Одне з найперспективніших – обстеження ліній електропередач, яке під час реалізації за допомогою наземної техніки може затягнутися на довгі дні та тижні. Інспектування ЛЕП за допомогою дронів виключає потребу висотних робіт і будь-якої взаємодії людей з експлуатуючими лініями електропередач, мінімізуючи можливі ризики людських втрат і пошкоджень. Нажаль, такі випадки ураження електричним струмом є досить частим супутником робіт із обслуговування високовольтних ліній електропередач. За допомогою високочуттєвої зйомки з дронів можна виконувати як он-лайн оперативне обстеження, так і більш детальне діагностування архівованих файлів. Доведено ефективність застосування дронів для виявлення пошкоджень гірлянд ізоляторів ЛЕП, дефекти опор, ураження від повалених дерев, обледеніння. Оскільки в енергосистемах більше 40% ВЛ експлуатується 25 років і більше, актуальними стають питання про проведення робіт з технічного переозброєння, реконструкції і модернізації ПЛ. Для створення відбитка поточної ситуації, з метою визначення пріорітетнсоті модерназції ефективним стане проект обстеження з дронів.
Видобувна галузь
Безпілотними можуть бути не лише літаки і квадрокоптери. Одна з найбільших в світі гірничодобувних компаній - австрало-британська Rio Tinto - вперше в світі доставила вантаж залізної руди на безпілотному поїзді. Як говориться в прес-релізі компанії, таким чином від шахти до портового терміналу був доставлений вантаж загальною масою 28 тис тонн.
Робопотяг вели три локомотива, контроль над рухом яких здійснював оператор центру Rio Tinto в місті Перт, розташованого за більш ніж 1,5 тис кілометрів від маршруту. Склад самостійно проїхав понад 280 кілометрів в регіоні Пілбара в штаті Західна Австралія. Компанія має намір серйозно розширити свій парк безпілотних кар'єрних вантажівок, які використовуються на тих же залізних рудниках Пілбари. Експлуатація кар'єрних вантажівок з автопілотом підвищить грошовий потік компанії в період до 2021 року на 5 млрд доларів.
Rio Tinto вже підписала контракт з компаніями-виробниками важкої техніки Komatsu Ltd і Caterpillar Inc. За угодою, на ці машини буде встановлена система Autonomous Haulage System (AHS). У чому вигода запитаєте ви? Крім відсутності необхідності платити зарплату водіям, використання автопілота дає ще один ефект. Завдяки комп'ютерній системі управління вантажівка з автопілотом за кожну тисячу годин пробігу економить 15% палива в порівнянні зі звичайним кар'єрним самоскидом, керованим людиною.
Безпека та питання регуляторної бази
Однак, окрім позитиву існує є зворотна сторона медалі, яка супроводжує діяльність як виробників БПЛА так і постачальників послуг з їх використанням. А саме, небезпечність дронів, доступність для огляду будь-якої газорозподільної станції, наземне сховище, дожимна компресорна станція, ділянка магістрального газопроводу, нафтопереробний завод і навіть головний офіс великої компанії ПЕК зіштовхується з проблемою несанкціонованого вторгнення безпілотних літальних апаратів. Заходи протидії таким загрозам на сьогоднішній день умовно поділяються на три категорії: превентивно-профілактичні, дрон-детекція (виявлення дронів і оповіщення про їх наближення) і нейтралізація дронів. Кожна з категорій включає в себе ряд інструментів і спеціалізовані компанії вже розвивають компетенції та сервіси, попит на які буде зростати по мірі розвитку ринку дронів. І тут представники енергетичного сектору стануть їх першими клієнтами, адже забезпечення стійкості та надійності роботи енергетичних об’єктів є першочерговою задачею їх бізнесу.
Однак головним методом забезпечення легальності та безпеки використання дронів має бути вітчизняне законодавство і тут вже існує система координат, яку варто ретельно вивчати перед реалізаціями проектів з дронами. Правове регулювання щодо використання безпілотників для фото- та відеофіксації, змінилася з 1 червня 2018, коли набув чинності “Тимчасовий порядок використання повітряного простору України” (далі Порядок), затверджений Державною авіаційною службою України. Цей Порядок прямо визначає умови, при яких дозволено використання дронів, тобто дистанційно пілотованих повітряних суден (ДПВС). Усі без винятку польоти ДПВС масою понад 2 кг підпадають під певні заборони/обмеження використання повітряного простору. Крім того, якщо ви запускаєте дрон масою понад 2 кг, ви повинні отримати дозвіл від Повітряних сил України, органів Державної прикордонної служби України, органів об’єднаної цивільно-військової системи організації повітряного руху України, органів обслуговування повітряного руху та управління повітряним рухом і тому подібне. Польоти виконуються тільки вдень і ніколи не виконуються над: дорогами міжнародного значення, центральними вулицями міст, залізницями, вздовж ліній електропередач (без погодження з власником ЛЕП). Згідно з порядком, польоти виконуються в межах прямої видимості, але не далі 500 м від зовнішнього пілота, максимальна дозволена висота польоту – не вище 50 м над рівнем земної (водної) поверхні й тільки при візуальній видимості ДППС зовнішнім пілотом. Крім зазначених, нормативний документ регламентує багато інших правил та обставин, які дозволяють чи забороняють використання дронів. Деякі з них є вкрай необхідними та обов’язковими, а деякі навпаки унеможливлюють реалізацію ефективних інспекцій – наприклад магістральних газопроводів та ЛЕП, адже дозволена відстань у 500м від зовнішнього пілота є замалою для таких проектів. Однак, варто зазначити, що законодавство та нормативна база – це гнучкий механізм, який можливо коригувати для забезпечення доцільної діяльності, якщо вона підтверджується міжнародної практикою. І лише активність ринку використання БПЛА та попит на послуги їх застосування в енергетиці дозволить вдосконалити нормативне поле та інтегрувати проекти обстежень у вітчизняну юрисдикцію.
Україна не пасе задніх
Україна має потужну авіабудівну школу і вітчизняні кадри швидко переорієнтувалися на виробництво малих та маневрових дронів. Водночас потужним драйвером розвитку стала необхідність застосовувати інноваційні авіаційні технології для оборони нашої країни та контролю державного кордону. Відомий перший вітчизняний безпілотний комплекс «Горлиця» виробництва «Антонов», який, в тому числі, може нести засоби враження. Практична відстань його польоту становитиме більше 1000 км. Наступний приклад - військовий безпілотник "Лелека-100" оснащений сучасним навігаційним та радіоелектронним обладнанням, дозволяє виконувати аеророзвідку на великих відстанях та є майже безшумним і недосяжний для радарів. Безпілотники вітчизняного виробництва “Spectator-M” застосувають для патрулювання кордону. Це типовий приклад успішного українського старт-апу, коли винахідники з КПІ спочатку були заохочені грантом для розвитку перспективного проекту, а потім створили виробництво в Україні. Дрон оснащений сучасними камерами, які дозволяють відстежувати ділянку до 50 кілометрів на висоті до 2 тисяч метрів.
Всі ці факти, підтверджують що Україна крокує в темпі світових трендів розвитку безпілотної авіації, та має технологічні перспективи застосування дронів саме власного виробництва при обстеженні енергетичної інфраструктури. Якщо узагальнити, цінність БПЛА полягає не стільки в самому апараті, скільки в інноваційних програмах розпізнавання і обробки даних з дронів. Саме тут зосереджена синергія співпраці авіаторів, енергетиків та програмістів. Ключовим моментом залишається оснащення дронів українським спеціалізованим програмним забезпеченням, яке дозволить ефективно опрацьовувати результати обстежень. Будемо сподіватися, що ринок розробників софту зреагує на попит швидко та ефективно, і ми отримаємо власну високотехнологічну галузь сервісних послуг для енергетики, яка буде повністю незалежна від імпортних компонентів.
Поділитися