EnBW (Energie Baden-Württemberg AG) es una de las mayores empresas energéticas de Alemania, que gestiona una cartera de activos de energías renovables en rápida expansión. Con una capacidad solar fotovoltaica que ha pasado de 150 megavatios a 1 gigavatio en tan solo cuatro años, la empresa se enfrenta a importantes retos para inspeccionar instalaciones cada vez mayores con menos personal, manteniendo al mismo tiempo la precisión de los datos y la eficiencia operativa. El sector de las energías renovables ha experimentado un aumento del 67 % en la adopción de drones en los últimos tres años, y los sistemas autónomos se han vuelto esenciales para las empresas de servicios públicos que buscan ampliar las operaciones de inspección sin aumentar proporcionalmente su plantilla.
Durante un reciente seminario web, conversamos con Timo Freund, especialista técnico en módulos fotovoltaicos de EnBW. Timo compartió su visión sobre cómo el gigante energético alemán está aprovechando la tecnología de drones autónomos para transformar las inspecciones de paneles solares en su cartera de productos, que se encuentra en rápida expansión. Esto fue lo que nos contó sobre su experiencia con la tecnología de drones autónomos.
El desafío
"Nuestra capacidad solar se multiplicó por siete en cuatro años. Ahora tenemos muchas más plantas solares que inspeccionar, y cada una es más grande que antes, pero no podemos contratar siete veces más personas para inspeccionarlas todas", dijo Timo Freund, especialista técnico en módulos fotovoltaicos de EnBW.
EnBW se enfrentó a varios desafíos críticos en la gestión de sus operaciones de inspección de paneles solares fotovoltaicos:
Crisis de escalabilidad: Los métodos de inspección tradicionales basados en consultoría no pudieron adaptarse al crecimiento del 567 % de la cartera de la empresa en cuatro años. El mayor tamaño de las instalaciones requería un tiempo de inspección exponencialmente mayor, pero la capacidad de consultoría no crecía con la suficiente rapidez. Los datos de inspección permanecían dispersos en hojas de cálculo de Excel e informes en PDF, distribuidos en correos electrónicos y carpetas de SharePoint, lo que generaba graves problemas de coordinación para los equipos de mantenimiento que intentaban actuar en función de los hallazgos.
Restricciones operativas específicas de Alemania: El clima impredecible del país convertía la programación de vuelos con pilotos de drones tradicionales en una lotería: era difícil predecir los días de cielo despejado necesarios para obtener imágenes térmicas precisas, lo que significaba que los pilotos que viajaban de dos a seis horas a lugares remotos a menudo llegaban y encontraban condiciones inadecuadas para volar. Peor aún, el régimen de restricciones de la red eléctrica alemana frecuentemente paralizaba grandes instalaciones solares durante períodos de precios negativos o congestión de la red, dejando a los pilotos en el lugar sin un sistema operativo que inspeccionar.
Desafíos relacionados con el terreno y la conectividad: Algunos emplazamientos solares presentaban importantes desniveles -de hasta 80 metros de altura-, con árboles maduros que obstruían la comunicación visual entre los pilotos y los drones. El pilotaje remoto tradicional simplemente no podía funcionar de forma fiable en estas condiciones.
Calidad de datos incompleta: Los informes de los consultores solo incluían las 200 fallas más importantes detectadas durante las inspecciones, y el seguimiento de anomalías adicionales requería un pago extra. No se proporcionaron coordenadas GPS, lo que obligó a los equipos de mantenimiento a interpretar planos del sitio marcados a mano e intentar la identificación visual a nivel del suelo de módulos específicos, un proceso propenso a errores y a la pérdida de tiempo.
La solución
EnBW implementó una solución integral de drones autónomos compactos, basada en la plataforma de autonomía de drones con IA de FlytBase y el software de análisis de Sitemark. Esta implementación responde estratégicamente a los requisitos operativos únicos de la empresa, aprovechando las capacidades autónomas avanzadas para superar el exigente entorno de inspección en Alemania.
La transformación se produjo en dos fases distintas. Hace aproximadamente dos años, EnBW pasó de realizar estudios terrestres dirigidos por consultores a utilizar termografía aérea con drones. Este cambio inicial sustituyó los flujos de trabajo fragmentados en Excel y PDF por imágenes con etiquetas GPS y detección de anomalías mediante inteligencia artificial a través de la plataforma Sitemark, lo que permitió un seguimiento completo de todas las anomalías detectadas térmicamente, en lugar de limitarse a registrar manualmente los 200 fallos principales.
Partiendo de esta base, EnBW lanzó un programa piloto para el despliegue de estaciones de acoplamiento autónomas para drones en instalaciones solares de alto valor. La arquitectura técnica se centra en los sistemas DJI Dock 2 equipados con adaptadores de conectividad LTE, una innovación crucial que resolvió los problemas de conectividad que presentaban las zonas montañosas de Alemania, con desniveles de hasta 80 metros y obstáculos arbóreos. A diferencia del anterior DJI Dock 1, de 150 kilogramos, que dependía de la comunicación por línea de visión, la capacidad LTE del Dock 2 mantiene una conectividad constante con el sistema de monitorización central de FlytBase, lo que permite operaciones de vuelo remotas sin interrupciones y sin intervención manual.
La plataforma de FlytBase proporciona las capacidades de gestión de vuelo autónomas esenciales para operaciones fiables desde la sede de EnBW en Stuttgart. El sistema gestiona la planificación de misiones complejas, la ejecución automatizada de vuelos y la monitorización en tiempo real, manteniendo el cumplimiento normativo con el marco de aviación alemán. Cada estación de carga está estratégicamente ubicada en emplazamientos con una capacidad de entre 20 y 70 megavatios, el umbral óptimo donde la flexibilidad y la frecuencia de las inspecciones justifican la inversión de capital.
La solución implementada incluye:
- Sistemas autónomos DJI Dock 2 con conectividad LTE.
- Plataforma de software FlytBase para la planificación de misiones y la ejecución remota.
- Drones DJI Matrice 4T/4TD con cámaras térmicas y ópticas.
- Plataforma de análisis de IA de Sitemark para la detección de anomalías y la gestión de incidencias.
- Integración con los flujos de trabajo de gestión de mantenimiento de EnBW.
Cómo funciona
El flujo de trabajo de inspección autónoma comienza con la preparación previa al vuelo, que se realiza de forma remota desde la oficina de EnBW en Stuttgart. El operador verifica las regulaciones del espacio aéreo para confirmar las autorizaciones de aeropuertos y zonas restringidas, y luego comprueba las condiciones meteorológicas, incluyendo la velocidad del viento y los niveles de irradiancia solar. Las misiones requieren un mínimo de 600 vatios por metro cuadrado para obtener imágenes térmicas precisas. El estado de la limitación de potencia se monitoriza mediante señales del proveedor de la red eléctrica, lo que permite al equipo identificar los periodos de inspección en los que el sistema estará energizado. Las misiones de vuelo se programan normalmente con un día de antelación utilizando las herramientas de planificación de FlytBase.
El día de la misión, el operador activa el vuelo de forma remota desde Stuttgart. La plataforma autónoma se abre, realiza las comprobaciones del sistema previas al vuelo y lanza el dron DJI Matrice 4T o 4TD equipado con cámaras térmicas. La aeronave sigue la trayectoria de vuelo preprogramada, manteniendo una superposición frontal del 70 % y una superposición lateral del 30 % para garantizar una cobertura completa. Volando a 25 metros de altitud, el dron captura imágenes térmicas con una resolución espacial de 3 centímetros (GSD), la resolución exigida por las normas del ISE (Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar) para las inspecciones fotovoltaicas con garantía.
Las imágenes capturadas se cargan automáticamente a la plataforma de análisis de IA de Sitemark al finalizar la misión. Los algoritmos de aprendizaje automático del software procesan simultáneamente datos visuales y térmicos, detectando anomalías como puntos calientes, fallos en la cadena de cables, problemas con el diodo de derivación y rotura de cristales. Cada detección se registra mediante GPS en la ubicación precisa del módulo y se compara con las imágenes térmicas y visuales.
Los equipos de mantenimiento acceden a las órdenes de trabajo a través de la interfaz intuitiva de Sitemark, con coordenadas GPS exactas y evidencia fotográfica. Los técnicos de campo pueden navegar directamente a los módulos afectados sin necesidad de interpretar datos, verificar visualmente los problemas y confirmar las reparaciones mediante inspecciones posteriores al servicio, todo ello coordinado a través de una única plataforma digital.
"Estoy aquí en Stuttgart y tengo instalaciones cerca de Berlín. No quiero conducir seis horas y encontrarme con que las condiciones meteorológicas son malas o que hay restricciones de producción. Puedo quedarme aquí en la oficina, empezar a trabajar y, si veo la señal de restricción, puedo parar y continuar al día siguiente", dijo Timo Freund, especialista técnico en módulos fotovoltaicos de EnBW.
Implementación
El proceso de implementación comenzó con el desarrollo de capacidades fundamentales antes de avanzar hacia el despliegue autónomo. Entre 2020 y 2021, EnBW pasó de realizar inspecciones dirigidas por consultores a operar con drones internamente, llevando a cabo una exhaustiva investigación de mercado entre proveedores europeos antes de seleccionar la plataforma de análisis de Sitemark. La decisión priorizó la experiencia del usuario y la simplicidad de la interfaz por encima de la amplitud de funciones, una elección que resultó crucial para escalar la adopción entre equipos de mantenimiento con diferentes niveles de conocimientos técnicos.
Durante este período, EnBW estableció un programa interno de formación de pilotos que impartía certificaciones completas de 5 días que abarcaban las licencias europeas A1/A3 y A2 para drones, el cumplimiento normativo y la gestión del espacio aéreo, los fundamentos de la fotografía, los conceptos básicos de termografía específicos para la inspección fotovoltaica y la formación práctica en instalaciones solares en funcionamiento.
El programa piloto de la estación de acoplamiento autónoma se puso en marcha entre 2022 y 2023 con el primer despliegue del DJI Dock 1 de EnBW en una planta solar con importantes dificultades topográficas. El equipo descubrió rápidamente las limitaciones de la comunicación por línea de visión cuando los vuelos descendían a una altitud de inspección de 25 metros a través de un desnivel de 80 metros con árboles de por medio. La solución llegó en el momento oportuno: DJI lanzó el Dock 2, equipado con capacidad para dongle LTE, justo cuando EnBW se enfrentaba a estos problemas de conectividad.
EnBW opera actualmente dos muelles autónomos y un tercer sistema, el Muelle 3, se desplegará en la primavera de 2024. El equipo ha presentado solicitudes de aprobación para operaciones más allá del alcance visual (BVLOS) ante las autoridades de aviación alemanas, aunque la acumulación de solicitudes implica que los plazos de aprobación siguen siendo inciertos. El despliegue opera en una red LTE independiente, fuera de la infraestructura crítica de EnBW (KRITIS), durante la fase de prueba de concepto, lo que permite realizar pruebas e iteraciones más rápidas sin necesidad de extensos procesos de aprobación de ciberseguridad.
"Como ya comenté, el siguiente paso sería intentar desplegar más plataformas para drones. Pero primero, tenemos que demostrar su rentabilidad. Nuestra dirección evaluará si merece la pena invertir en plataformas, software, formación de personal para realizar vuelos más allá de la línea de visión (BVLOS), etc.", declaró Timo Freund, especialista técnico en módulos fotovoltaicos de EnBW.
Los resultados
La implementación de la tecnología de muelles autónomos para drones ha aportado importantes beneficios cuantificables en todas las operaciones de EnBW:
Mayor flexibilidad operativa: El sistema de acoplamiento para drones eliminó la necesidad de realizar viajes de ida y vuelta de seis horas a instalaciones solares remotas. Operando desde Stuttgart, EnBW ahora puede inspeccionar instalaciones cerca de Berlín sin incurrir en gastos de viaje ni cancelaciones por mal tiempo. Si se produce una interrupción del suministro eléctrico durante la misión, los vuelos simplemente se pausan y se reanudan cuando mejoran las condiciones, lo que permite aumentar la frecuencia de inspección de 2 a 4 veces, pasando de un monitoreo anual a uno trimestral.
"Estoy aquí en Stuttgart y tengo instalaciones cerca de Berlín. No quiero conducir seis horas y encontrarme con que las condiciones meteorológicas son malas o que hay restricciones de producción. Puedo quedarme aquí en la oficina, empezar a trabajar y, si veo la señal de restricción, puedo parar y continuar al día siguiente", dijo Timo Freund, especialista técnico en módulos fotovoltaicos de EnBW.
Calidad de datos completa:
"La ventaja es que ahora el software realiza un seguimiento de todos los fallos en campo. La IA de Sitemark analiza todas las imágenes y permite monitorizar hasta el más mínimo fallo, incluso con una diferencia de temperatura mínima. Esto es algo que las empresas consultoras nunca hicieron", afirmó Timo Freund, especialista técnico en módulos fotovoltaicos de EnBW.
El sistema impulsado por IA ahora detecta anomalías ilimitadas con precisión GPS, en comparación con los 200 fallos más frecuentes según los informes de los consultores. La correlación cruzada de imágenes visuales y térmicas distingue automáticamente la sombra de la vegetación de los fallos eléctricos, reduciendo los falsos positivos y garantizando que ningún problema real pase desapercibido.
Validación de la relación costo-eficiencia: El modelo financiero de EnBW muestra que el punto de equilibrio se alcanza con tan solo una visita piloto cancelada por mal tiempo o retrasos. La inversión en muelle equivale aproximadamente a un año de costes de pilotos externos para plantas de 20 a 70 MW, permitiendo además entre dos y cuatro veces más inspecciones con el mismo presupuesto anual. La empresa logró un crecimiento de cartera del 567 % (de 150 MW a 1 GW) sin aumentos proporcionales de personal.
Operaciones unificadas: EnBW desarrolló una capacidad interna de drones, con varios cientos de drones desplegados en sus distintas unidades de negocio. La empresa estableció un programa de capacitación de pilotos de 5 días y transformó los equipos de mantenimiento en técnicos-pilotos con doble función, reduciendo así la dependencia de contratistas externos y permitiendo inspecciones puntuales durante las visitas de servicio rutinarias. Actualmente, dos muelles están operativos y un tercero entrará en funcionamiento en la primavera de 2024.
El camino a seguir
EnBW planea expandir el programa de muelles para drones a toda su cartera de instalaciones solares de alto valor, integrando la tecnología en las primeras etapas del desarrollo de los sitios para maximizar los beneficios. La compañía está perfeccionando el modelo de umbral de tamaño del sitio, validando el rango de 20 a 70 megavatios donde la inversión de capital en muelles ofrece rendimientos óptimos, y estandarizando los protocolos de frecuencia de inspección que equilibran el costo con las necesidades de monitoreo de riesgos.
"Estamos capacitando a nuestros equipos de mantenimiento para que también se conviertan en pilotos. Están en el lugar, normalmente cuando las condiciones climáticas son favorables, porque tienen que realizar mediciones en las cadenas y en los inversores. Pueden aprovechar este tiempo y decir: 'Tengo el dron en mi camioneta, lo desplegaré y realizaré la inspección simultáneamente'", dijo Timo Freund, especialista técnico en módulos fotovoltaicos de EnBW.
En los próximos uno o dos años, EnBW planea ampliar el despliegue de estaciones de acoplamiento y expandir sus casos de uso más allá de las inspecciones fotovoltaicas. Se están evaluando activamente aplicaciones para subestaciones, centrales eléctricas convencionales y seguridad perimetral, aprovechando la misma plataforma de automatización FlytBase y las mismas inversiones en hardware. La empresa también migrará de la arquitectura de red LTE independiente del POC a configuraciones locales o seguras que cumplan con los requisitos de ciberseguridad para la integración con sistemas de infraestructura crítica.
De cara al futuro, Freund prevé que la obtención de la aprobación regulatoria para operaciones más allá de la línea de visión (BVLOS) mejorará significativamente las capacidades operativas al eliminar la necesidad de observadores in situ. La visión a largo plazo posiciona la inspección autónoma como procedimiento operativo estándar, con la monitorización continua del estado sustituyendo los ciclos de inspección anuales y las inversiones en plataformas que dan soporte sin problemas a los activos solares, eólicos, de infraestructura de red y convencionales en toda la cartera multigigavatio de EnBW.
Conclusión
La implementación por parte de EnBW de la tecnología de muelles para drones autónomos ha transformado las inspecciones de paneles solares fotovoltaicos, pasando de un proceso anual dependiente de consultores a una operación de monitoreo continuo, flexible y basada en datos. Al eliminar las limitaciones de desplazamiento, operar en función de las condiciones climáticas y los periodos de restricción de producción, y capturar datos completos de anomalías con precisión GPS, la empresa está sentando las bases operativas para gestionar carteras de energías renovables de varios gigavatios con menos personal y una mejor comprensión de los resultados.
La implementación de la prueba de concepto ha validado los principales impulsores de valor, al tiempo que ha revelado el camino a seguir para las empresas energéticas que siguen trayectorias de crecimiento similares. A medida que la aprobación de BVLOS desbloquea la autonomía total y la implementación se extiende a todas las unidades de negocio, el enfoque por fases de EnBW demuestra cómo las soluciones autónomas implementadas correctamente pueden funcionar como multiplicadores operativos en diferentes aspectos de una organización.
«Tenga cuidado con el efecto de dependencia que puede generar el software. Si se decide por uno, quedará atado a él y será difícil ser más flexible. Tómese su tiempo para elegir el adecuado», dijo Timo Freund, especialista técnico en módulos fotovoltaicos de EnBW.
Preguntas frecuentes
1. ¿Cómo se compara la inspección autónoma con drones con los métodos tradicionales basados en consultores en términos de rentabilidad?
Las plataformas de aterrizaje para drones autónomos multiplican la eficacia de los servicios de consultoría, eliminando los costes de desplazamiento y permitiendo una programación flexible en función de las condiciones meteorológicas y las interrupciones en la producción. En EnBW, el punto de equilibrio se alcanza con tan solo una visita piloto cancelada, con una inversión en la plataforma equivalente aproximadamente a un año de costes de visitas piloto externas para instalaciones de 20 a 70 MW, a la vez que se posibilita una frecuencia de inspección de 2 a 4 veces mayor.
2. ¿Qué infraestructura técnica se necesita para respaldar las operaciones remotas con drones para inspecciones de sistemas solares fotovoltaicos?
Las operaciones requieren sistemas DJI Dock 2 con conectividad LTE para superar los obstáculos del terreno, la plataforma de vuelo autónomo FlytBase para la planificación y ejecución de misiones, y software de análisis como Sitemark para la detección de anomalías mediante inteligencia artificial. Las misiones deben mantener una resolución espacial térmica de 3 cm a 25 metros de altitud para cumplir con los requisitos de la norma ISE y mantener la garantía.
3. ¿Cómo abordan las empresas energéticas los requisitos reglamentarios para las operaciones con drones autónomos en Europa?
Las empresas deben cumplir con las regulaciones de las autoridades de aviación, incluidos los requisitos de aprobación para operaciones más allá del alcance visual (BVLOS). EnBW presentó solicitudes BVLOS, pero enfrenta retrasos en su procesamiento, por lo que actualmente opera con monitoreo remoto y observadores en el sitio. La empresa estableció programas integrales de capacitación para pilotos y opera muelles en redes separadas durante la fase de prueba de concepto para acelerar las pruebas antes de la integración completa de KRITIS.
4. ¿Cuál es el plazo típico de retorno de la inversión para la tecnología de drones autónomos en operaciones solares?
Si bien los plazos específicos varían según el tamaño de la cartera, el modelo financiero de EnBW muestra que se alcanza el punto de equilibrio tras la cancelación de una sola visita de consultoría por inclemencias del tiempo o restricciones en el suministro. La aplicación de doble uso, que permite realizar inspecciones anuales detalladas y un monitoreo trimestral, acelera significativamente el retorno de la inversión al aumentar la frecuencia de las inspecciones entre dos y cuatro veces, lo que facilita la detección de anomalías y reduce las pérdidas de producción de energía derivadas de fallas no detectadas.