Comment le groupe Axpo améliore la surveillance des centrales hydroélectriques grâce à des drones autonomes dans les Alpes suisses

Le groupe Axpo gère de nombreuses centrales hydroélectriques dans les Alpes suisses, opérant sur un terrain montagneux difficile où les méthodes d'inspection traditionnelles impliquent l'envoi de personnel à pied dans des environnements dangereux. L'entreprise constitue un pilier essentiel de l'infrastructure des énergies renouvelables de la Suisse, produisant plus de 60 % de son électricité grâce à l'énergie hydroélectrique.

Lors d'une session de NextGen '25, nous avons rencontré Klaus Liedtke, chef de projet, et Anna, stagiaire en innovation numérique au sein du groupe Axpo, premier producteur d'énergie durable de Suisse, fort d'une expérience de plus d'un siècle dans l'exploitation de centrales électriques. Pionnier du secteur énergétique suisse, Axpo a construit la première centrale hydroélectrique du pays et continue d'innover avec son initiative Hydro 4.0 visant à numériser l'exploitation hydroélectrique.

Voici ce qu'ils ont déclaré à propos de la transformation de leurs opérations d'inspection grâce aux drones autonomes 👇

« Traditionnellement, nos inspections impliquaient d'envoyer des personnes à pied dans des environnements difficiles. C'était long, risqué et inefficace. » dit Klaus Liedtke, chef de projet chez Axpo Group.

L’exploitation des centrales hydroélectriques dans les montagnes suisses présente plusieurs défis importants :

• Terrain dangereux : Les inspections régulières obligent le personnel à se déplacer dans des zones montagneuses enneigées, escarpées et isolées, ce qui crée des risques importants pour la sécurité.
• Déplacements exigeants en ressources : Les bassins versants et les réservoirs d'eau isolés sont situés jusqu'à une demi-heure de route des installations principales, et des randonnées supplémentaires sont nécessaires, ce qui rend les inspections extrêmement chronophages.
• Vulnérabilité aux conditions météorologiques : Les conditions alpines rigoureuses, notamment les fortes chutes de neige et le risque d'avalanches, peuvent empêcher les inspections en temps opportun pendant les mois d'hiver critiques.
• Cohérence des données : les inspections visuelles traditionnelles manquent de standardisation et ne créent pas d’enregistrements permanents permettant une comparaison dans le temps.

Si la technologie des drones offrait des solutions potentielles, sa mise en œuvre dans l'ensemble des opérations d'Axpo présentait ses propres obstacles. « Piloter un drone semble facile, mais lorsqu'on l'intègre aux protocoles de santé et de sécurité, il faut s'assurer que les pilotes sont formés, que la réglementation est respectée, que les permis sont obtenus et que les innovations techniques sont évaluées. » explication Liedtke.

Après avoir évalué différentes options, Axpo a mis en œuvre une solution de drone autonome capable de fonctionner de manière autonome dans des zones montagneuses isolées. Le système comprend :

• Station de base DJI Dock 2 positionnée à côté d'un réservoir d'eau dans les Grisons, en Suisse
• Drone DJI Matrix 3DT équipé de caméras haute résolution
• La plateforme logicielle FlightHub 2 pour la planification et l'exécution des missions
• Système FLARM de sensibilisation au trafic aérien pour la sécurité aérienne
• Connexion de données mobiles via une antenne Swisscom à proximité

Cette solution permet des missions de drones entièrement automatisées pour inspecter les bassins versants, surveiller les niveaux d'enneigement et fournir une connaissance situationnelle en temps réel lors d'urgences telles que les avalanches, le tout sans que du personnel ait besoin de se déplacer vers ces endroits isolés.

Le système de drone autonome suit un flux de travail opérationnel simplifié :

• Planification des missions : Les opérateurs programment à distance les itinéraires d'inspection ciblant des bassins versants, des piquets de neige ou d'autres infrastructures spécifiques.
• Déploiement automatisé : le drone sort automatiquement de sa station de charge, effectue les vérifications pré-vol et commence sa mission sans nécessiter de personnel sur place.
• Surveillance de la sécurité : Tout au long du vol, le système surveille :
  • Intégration du trafic aérien via FLARM avec la plateforme SafeSky
  • Conditions météorologiques via les capteurs embarqués
  • connectivité de données mobiles pour le maintien de la liaison de contrôle
• Capture de données : Le drone collecte des images haute résolution sous de multiples angles des bassins versants et autres infrastructures critiques.
• Retour autonome : une fois la mission terminée, le drone retourne à sa station de charge, où il se recharge et transmet les données collectées.
• Analyse des données : Les images sont analysées par les opérateurs de la centrale hydroélectrique, et les résultats critiques sont saisis dans le système de gestion des inspections d’Axpo.

Axpo a abordé la mise en œuvre par le biais d'une preuve de concept structurée, débutée en octobre 2024, axée sur quatre critères d'évaluation : la facilité d'utilisation, les capacités technologiques, la conformité réglementaire et la faisabilité économique. L'équipe de mise en œuvre a installé la station de drones à un emplacement stratégique surplombant une vallée comportant plusieurs bassins versants dans le canton des Grisons, à environ une demi-heure de route de la centrale hydroélectrique principale. Le processus réglementaire a nécessité la réalisation d'une évaluation spécifique des risques opérationnels et l'obtention des autorisations de l'Office fédéral de l'aviation civile (OFAC). Une exigence essentielle était la surveillance de 50 % du trafic aérien dans la zone opérationnelle, ce qui a conduit à la mise en place d'un système de surveillance du trafic aérien basé sur FLARM et intégré à la plateforme SafeSky utilisée par les hélicoptères et les parapentistes opérant dans la région. ‍

« Nous souhaitions acquérir une expérience pratique des solutions de drones en kit dans les centrales hydroélectriques, nous avons donc décidé d'installer directement un quai dans une centrale électrique pendant tout l'hiver. » dit Anna, stagiaire en innovation numérique chez Axpo Group. « Durant cet hiver, la centrale hydroélectrique a exploité ce quai à plein régime et de façon régulière. »

La mise en œuvre de la technologie des drones autonomes a apporté plusieurs avantages significatifs aux opérations hydroélectriques d'Axpo :

• Gain de temps : Suppression des trajets en voiture d'une demi-heure et des randonnées dangereuses nécessaires aux inspections de routine des bassins versants isolés.
• Sécurité renforcée : Réduction de l'exposition du personnel aux conditions hivernales rigoureuses et aux risques d'avalanche grâce à la possibilité d'effectuer des évaluations visuelles à distance.
• Intervention d'urgence : Permet d'obtenir une connaissance quasi instantanée de la situation lors d'événements critiques comme les avalanches, sans mettre en danger la sécurité des travailleurs.
• Amélioration de la qualité des données : Mise en place d’enregistrements visuels cohérents et de haute qualité de l’état des infrastructures, permettant une meilleure analyse des tendances et une maintenance prédictive.

« Le principal avantage réside dans le gain de temps et d'argent sur les longs trajets. » noté Anna. « Cela permet de gagner un temps précieux en cas d'urgence. Si une avalanche se produit et que le quai n'est pas protégé, nous pouvons obtenir une première évaluation de la situation presque instantanément. »

L’étude de faisabilité étant presque achevée (mars 2025), Axpo finalise son évaluation afin de déterminer les prochaines étapes du déploiement à plus grande échelle de solutions de drones préfabriqués sur son infrastructure hydroélectrique. L’équipe explore des plateformes logicielles alternatives offrant une meilleure convivialité et une sécurité des données renforcée. Les projets d’expansion futurs comprennent :

• Évaluation des déploiements de drones en boîte dans les centrales nucléaires d'Axpo, qui présentent des exigences réglementaires et opérationnelles différentes
• Tests d'applications au sein de la division infrastructure de réseau d'Axpo
• Élaboration de solutions pour l'exploitation hivernale du quai, notamment des tapis chauffants ou des barrières métalliques pour empêcher l'entrée de neige.
• Collaborer avec les fournisseurs de logiciels pour améliorer la fonctionnalité de retour au domicile afin d'assurer la conformité réglementaire en terrain montagneux.

« Nous sommes ouverts à toute forme de démonstration de faisabilité à travers la Suisse. » dit Anna, soulignant l'engagement d'Axpo à continuer de faire progresser la technologie des drones dans l'ensemble de ses opérations.

Le déploiement de la technologie des drones autonomes par le groupe Axpo illustre comment les infrastructures énergétiques traditionnelles peuvent être modernisées grâce à l'innovation numérique. En utilisant des solutions de drones préfabriqués dans des environnements alpins difficiles, Axpo a amélioré son efficacité opérationnelle, renforcé la sécurité des travailleurs et instauré une approche plus cohérente de la surveillance des infrastructures critiques.

‍« Si vous souhaitez mettre en œuvre une preuve de concept solide pour les solutions de drones ou de drones en kit, nous disposons désormais d'une expertise significative dans ce domaine. » dit Klaus Liedtke. « La meilleure pratique consiste à se rendre sur place et à observer comment les gens utilisent réellement la technologie ; ne leur dites pas comment ils devraient l’utiliser. Observez comment ils l’utilisent, et vous pourrez ensuite explorer des pistes d’amélioration. »