Wie die Axpo Group die Überwachung von Wasserkraftwerken in den Schweizer Alpen mithilfe autonomer Drohnen verbessert

Die Axpo-Gruppe betreibt zahlreiche Wasserkraftwerke in den Schweizer Alpen, die in anspruchsvollem Gebirgsgelände arbeiten, wo herkömmliche Inspektionsmethoden den Einsatz von Personal zu Fuß in gefährlichen Bereichen erfordern. Das Unternehmen ist eine tragende Säule der Schweizer Infrastruktur für erneuerbare Energien und erzeugt über 60 % seines Stroms aus Wasserkraft.

Im Rahmen einer der NextGen '25-Veranstaltungen sprachen wir mit Klaus Liedtke, Projektmanager, und Anna, Trainee im Bereich Digitale Innovation bei der Axpo Group, dem größten Schweizer Produzenten nachhaltiger Energie mit über einem Jahrhundert Erfahrung im Kraftwerksbetrieb. Als Pioniere der Schweizer Energiewirtschaft errichtete Axpo das erste Wasserkraftwerk des Landes und ist mit seiner Initiative Hydro 4.0 zur Digitalisierung des Wasserkraftbetriebs weiterhin führend in Sachen Innovation.

Hier ist, was sie über die Umgestaltung ihrer Inspektionsabläufe mit autonomen Drohnen zu sagen hatten 👇

„Traditionell bestanden unsere Inspektionen darin, Leute zu Fuß in unwegsames Gelände zu schicken. Das war zeitaufwändig, riskant und ineffizient.“ sagte Klaus Liedtke, Projektleiter der Axpo GruppeDie

Der Betrieb von Wasserkraftanlagen in den Schweizer Bergen stellt mehrere bedeutende Herausforderungen dar:

• Gefährliches Gelände: Regelmäßige Inspektionen erfordern, dass sich das Personal in verschneiten, steilen und abgelegenen Berggebieten bewegt, was erhebliche Sicherheitsrisiken birgt.
• Ressourcenintensive Reisen: Abgelegene Wassereinzugsgebiete und Stauseen liegen bis zu einer halben Autostunde von den Hauptanlagen entfernt, was zusätzliche Wanderungen erfordert und die Inspektionen extrem zeitaufwändig macht.
• Witterungsanfälligkeit: Harte alpine Bedingungen wie starke Schneefälle und Lawinengefahr können rechtzeitige Inspektionen während der kritischen Wintermonate verhindern.
• Datenkonsistenz: Bei herkömmlichen visuellen Inspektionen mangelt es an Standardisierung und es werden keine dauerhaften Datensätze erstellt, die einen Vergleich über die Zeit ermöglichen.

Während die Drohnentechnologie potenzielle Lösungen bot, stellte ihre Implementierung im gesamten Betrieb von Axpo eigene Hürden dar. „Drohnenfliegen mag einfach erscheinen, aber wenn man es in Gesundheits- und Sicherheitsprotokolle integriert, muss man sicherstellen, dass die Piloten geschult sind, die Vorschriften eingehalten werden, Genehmigungen eingeholt werden und technische Innovationen bewertet werden.“ erklärt LiedtkeDie

Nach der Evaluierung verschiedener Optionen implementierte Axpo eine Drohnen-Komplettlösung, die autonom in abgelegenen Bergregionen operieren kann. Das System umfasst:

• Die DJI Dock 2 Basisstation befindet sich neben einem Wasserreservoir in Graubünden, Schweiz.
• DJI Matrix 3DT Drohne ausgestattet mit hochauflösenden Kameras
• FlightHub 2 Softwareplattform für Missionsplanung und -durchführung
• FLARM-System zur Flugverkehrsüberwachung für die Flugsicherheit
• Mobile Datenverbindung über eine nahegelegene Swisscom-Antenne

Die Lösung ermöglicht vollautomatische Drohneneinsätze zur Inspektion von Wassereinzugsgebieten, zur Überwachung der Schneehöhe und zur Bereitstellung von Echtzeit-Lageinformationen bei Notfällen wie Lawinen - und das alles, ohne dass Personal zu diesen abgelegenen Orten reisen muss.

Das autonome Drohnensystem folgt einem optimierten Betriebsablauf:

• Missionsplanung: Die Bediener programmieren per Fernzugriff Inspektionsrouten, die auf bestimmte Wassereinzugsgebiete, Schneemesspfähle oder andere Infrastrukturen abzielen.
• Automatisierter Einsatz: Die Drohne verlässt automatisch ihre Anlegestelle, führt Vorflugkontrollen durch und beginnt ihre Mission, ohne dass Personal vor Ort erforderlich ist.
• Sicherheitsüberwachung: Das System überwacht während des gesamten Fluges Folgendes:
  • Flugverkehr über FLARM-Integration mit der SafeSky-Plattform
  • Wetterbedingungen durch Bordsensoren
  • Mobile Datenverbindung zur Aufrechterhaltung der Kontrollverbindung
• Datenerfassung: Die Drohne erfasst hochauflösende Bilder von Wassereinzugsgebieten und anderer wichtiger Infrastruktur aus verschiedenen Blickwinkeln.
• Autonome Rückkehr: Nach Abschluss der Mission kehrt die Drohne zum Dock zurück, wo sie sich auflädt und die gesammelten Daten übermittelt.
• Datenanalyse: Die Bilder werden von den Betreibern des Wasserkraftwerks analysiert, wobei die wichtigsten Erkenntnisse in das Inspektionsmanagementsystem von Axpo eingegeben werden.

Axpo ging die Implementierung mit einem strukturierten Machbarkeitsnachweis an, der im Oktober 2024 begann und sich auf vier Bewertungskriterien konzentrierte: Benutzerfreundlichkeit, technologische Leistungsfähigkeit, Einhaltung gesetzlicher Bestimmungen und Wirtschaftlichkeit. Das Implementierungsteam installierte die Drohnenstation an einem strategischen Standort mit Blick auf ein Tal mit mehreren Wassereinzugsgebieten in Graubünden, etwa eine halbe Autostunde vom Hauptkraftwerk entfernt. Der Genehmigungsprozess erforderte die Erstellung einer spezifischen Betriebsrisikoanalyse und die Einholung von Genehmigungen des Bundesamts für Zivilluftfahrt. Eine zentrale Anforderung war die Überwachung von 50 % der Luftverkehrsteilnehmer im Einsatzgebiet. Dies führte zur Implementierung eines FLARM-basierten Luftverkehrsüberwachungssystems, das in die SafeSky-Plattform integriert ist, die von Hubschraubern und Gleitschirmfliegern in der Region genutzt wird. ‍

„Wir wollten praktische Erfahrungen mit Drohnen-in-der-Box-Lösungen in Wasserkraftwerken sammeln, deshalb haben wir uns entschieden, über den Winter direkt ein Dock an einem Kraftwerk zu installieren.“ sagte Anna, Trainee im Bereich digitale Innovation bei der Axpo-GruppeDie „Während dieses Winters wurde der Anleger vom Wasserkraftwerk regelmäßig in Betrieb genommen.“

Die Implementierung autonomer Drohnentechnologie hat Axpos Wasserkraftanlagen mehrere bedeutende Vorteile gebracht:

• Zeitersparnis: Wegfall der halbstündigen Fahrzeiten und der gefährlichen Wanderungen, die für routinemäßige Inspektionen abgelegener Wassereinzugsgebiete erforderlich waren.
• Erhöhte Sicherheit: Durch die Ermöglichung visueller Fernbeurteilungen wird die Gefährdung des Personals durch raue Winterbedingungen und Lawinenrisiken verringert.
• Notfallmaßnahmen: Gewährleistete nahezu sofortige Lageerkennung bei kritischen Ereignissen wie Lawinen, ohne die Sicherheit der Arbeiter zu gefährden.
• Verbesserte Datenqualität: Es wurden konsistente, qualitativ hochwertige visuelle Aufzeichnungen über den Zustand der Infrastruktur erstellt, die eine bessere Trendanalyse und vorausschauende Wartung ermöglichen.

„Der größte Vorteil besteht in der Einsparung zeitaufwändiger und mühsamer Reisewege.“ zur Kenntnis genommen AnnaDie „Das geht Hand in Hand mit der wertvollen Zeitersparnis im Notfall. Wenn es zu einer Lawine kommt und der Anleger nicht abgedeckt ist, erhalten wir fast sofort erste Einblicke in die Situation.“

Nachdem der Machbarkeitsnachweis im März 2025 fast abgeschlossen ist, finalisiert Axpo derzeit die Evaluierung, um die nächsten Schritte für den breiteren Einsatz von Drohnen-in-der-Box-Lösungen in seiner Wasserkraftinfrastruktur festzulegen. Das Team prüft alternative Softwareplattformen mit verbesserter Benutzerfreundlichkeit und Datensicherheit. Zukünftige Expansionspläne umfassen:

• Bewertung der Implementierung von Drohnen-in-der-Box-Systemen in den Kernkraftwerken von Axpo, die unterschiedliche regulatorische und betriebliche Anforderungen mit sich bringen.
• Testanwendungen innerhalb der Abteilung für Netzinfrastruktur von Axpo
• Entwicklung von Lösungen für den Winterbetrieb des Docks, einschließlich Heizmatten oder Metallbarrieren, um das Eindringen von Schnee zu verhindern.
• Zusammenarbeit mit Softwareanbietern zur Verbesserung der Rückkehrfunktion für die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften in gebirgigem Gelände

„Wir sind offen für jegliche Art von Machbarkeitsstudien in der gesamten Schweiz.“ sagte AnnaDies unterstreicht Axpos Engagement für die kontinuierliche Weiterentwicklung der Drohnentechnologie in allen Geschäftsbereichen.

Die Axpo Group demonstriert mit ihrem Einsatz autonomer Drohnentechnologie, wie sich traditionelle Energieinfrastruktur durch digitale Innovationen modernisieren lässt. Durch die Nutzung von Drohnen-Komplettlösungen in anspruchsvollen alpinen Umgebungen konnte Axpo die betriebliche Effizienz steigern, die Arbeitssicherheit verbessern und einen einheitlicheren Ansatz für die Überwachung kritischer Infrastrukturen schaffen.

‍„Wenn Sie einen soliden Machbarkeitsnachweis für Drohnen- oder Drohnen-in-der-Box-Lösungen erbringen möchten, verfügen wir mittlerweile über umfangreiche Expertise in diesem Bereich.“ sagte Klaus LiedtkeDie „Die beste Vorgehensweise ist, vor Ort zu sein und zu beobachten, wie die Leute die Technologie tatsächlich nutzen - ihnen nicht vorzuschreiben, wie sie sie nutzen sollen. Sehen Sie, wie sie sie nutzen, und dann können Sie Verbesserungsmöglichkeiten erkunden.“