EnBW (Energie Baden-Württemberg AG) est l'une des plus grandes entreprises énergétiques d'Allemagne, gérant un portefeuille d'actifs d'énergies renouvelables en pleine expansion. Avec une capacité photovoltaïque passant de 150 mégawatts à 1 gigawatt en seulement quatre ans, l'entreprise doit relever d'importants défis : inspecter des installations toujours plus vastes avec un personnel réduit, tout en garantissant la précision des données et l'efficacité opérationnelle. Le secteur des énergies renouvelables a connu une augmentation de 67 % de l'utilisation des drones ces trois dernières années, les systèmes autonomes devenant indispensables aux entreprises de services publics qui cherchent à étendre leurs opérations d'inspection sans augmenter proportionnellement leurs effectifs.
Lors d'un récent webinaire, nous avons échangé avec Timo Freund, spécialiste technique des modules photovoltaïques chez EnBW. Timo nous a expliqué comment le géant allemand de l'énergie utilise la technologie des stations d'accueil pour drones autonomes afin de transformer les inspections de panneaux solaires au sein de son parc en pleine expansion. Voici ce qu'il nous a confié à propos de leur expérience avec cette technologie.
Le défi
« Notre capacité solaire a été multipliée par sept en quatre ans. Nous avons maintenant beaucoup plus de centrales solaires à inspecter, et chaque centrale est plus grande qu'auparavant, mais nous ne pouvons pas embaucher sept fois plus de personnes pour toutes les inspecter », a déclaré Timo Freund, spécialiste technique des modules photovoltaïques chez EnBW.
EnBW a dû relever plusieurs défis critiques dans la gestion de ses opérations d'inspection des panneaux photovoltaïques :
Crise de l'évolutivité : Les méthodes d'inspection traditionnelles, basées sur le recours à des consultants, n'ont pas pu suivre la croissance de 567 % du portefeuille de l'entreprise en quatre ans. L'augmentation de la superficie des sites nécessitait un temps d'inspection exponentiellement plus long, or la capacité des consultants ne pouvait pas croître suffisamment vite. Les données d'inspection restaient dispersées dans des feuilles de calcul Excel et des rapports PDF, éparpillés dans des échanges de courriels et des dossiers SharePoint, ce qui engendrait des difficultés de coordination considérables pour les équipes de maintenance chargées d'exploiter les résultats.
Contraintes opérationnelles spécifiques à l'Allemagne : Les conditions météorologiques imprévisibles du pays rendaient la planification des vols de drones traditionnels extrêmement aléatoire : les journées de ciel dégagé, nécessaires à une imagerie thermique précise, étaient difficiles à prévoir. De ce fait, les pilotes effectuant des trajets de deux à six heures vers des sites isolés arrivaient souvent pour constater que les conditions étaient impraticables. Pire encore, le système de limitation de la production du réseau électrique allemand entraînait fréquemment l’arrêt de grandes installations solaires lors des périodes de tarification négative ou de congestion du réseau, privant ainsi les pilotes d’un système opérationnel à inspecter sur place.
Défis liés au terrain et à la connectivité : Certains sites solaires présentaient des dénivelés importants (jusqu'à 80 mètres), la présence d'arbres matures obstruant la communication visuelle entre les pilotes et les drones. Dans ces conditions, le pilotage à distance traditionnel était tout simplement impossible.
Qualité des données incomplète : Les rapports des consultants ne mentionnaient que les 200 principales défaillances détectées lors des inspections, le suivi des anomalies supplémentaires étant facturé en sus. Les coordonnées GPS n'étant pas fournies, les équipes de maintenance étaient contraintes d'interpréter des plans de site annotés à la main et de tenter d'identifier visuellement les modules au sol - une méthode fastidieuse et source d'erreurs.
La solution
EnBW a mis en œuvre une solution complète de drone autonome « clé en main » basée sur la plateforme d'autonomie de drones FlytBase, alimentée par l'IA, et le logiciel d'analyse Sitemark. Ce déploiement répond stratégiquement aux besoins opérationnels spécifiques de l'entreprise tout en tirant parti des capacités autonomes avancées pour surmonter les difficultés liées à l'environnement d'inspection allemand.
La transformation s'est déroulée en deux phases distinctes. Il y a environ deux ans, EnBW est passée des relevés topographiques effectués par des consultants à la thermographie aérienne par drone. Ce premier changement a permis de remplacer les flux de travail fragmentés basés sur Excel et PDF par des images géolocalisées et une détection d'anomalies par intelligence artificielle grâce à la plateforme Sitemark. Cette approche assure un suivi complet de chaque anomalie thermique, au lieu des 200 principales anomalies que les consultants consignaient manuellement.
S'appuyant sur ces bases, EnBW a lancé un programme pilote déployant des stations d'accueil pour drones autonomes sur des installations solaires de grande valeur. L'architecture technique repose sur les systèmes DJI Dock 2 équipés de clés 3G LTE - une innovation majeure qui a permis de résoudre les problèmes de connectivité posés par les sites solaires montagneux allemands, caractérisés par des dénivelés pouvant atteindre 80 mètres et la présence d'arbres. Contrairement au DJI Dock 1 de 150 kg qui nécessitait une communication en visibilité directe, la connectivité LTE du Dock 2 assure une liaison permanente avec le système de surveillance central de FlytBase, permettant ainsi des opérations de vol à distance fluides et sans intervention manuelle.
La plateforme FlytBase fournit les capacités de gestion de vol autonomes essentielles au bon fonctionnement des opérations depuis le siège d'EnBW à Stuttgart. Le système gère la planification complexe des missions, l'exécution automatisée des vols et la surveillance en temps réel, tout en garantissant la conformité réglementaire avec la législation aéronautique allemande. Chaque station d'accueil est stratégiquement positionnée sur des sites d'une puissance de 20 à 70 mégawatts, seuil optimal où la flexibilité et la fréquence des inspections justifient l'investissement.
La solution déployée comprend :
- Systèmes DJI Dock 2 autonomes avec connectivité LTE
- FlytBase plateforme logicielle pour la planification de missions et l'exécution à distance.
- Drones DJI Matrice 4T/4TD avec caméras thermiques et optiques
- Plateforme d'analyse IA Sitemark pour la détection d'anomalies et la gestion des tickets
- Intégration aux flux de travail de gestion de la maintenance d'EnBW
Comment ça marche
Le processus d'inspection autonome débute par une préparation pré-vol effectuée à distance depuis les bureaux d'EnBW à Stuttgart. L'opérateur vérifie la réglementation aérienne afin de confirmer les autorisations de survol des aéroports et des zones réglementées, puis contrôle les conditions météorologiques, notamment la vitesse du vent et le niveau d'ensoleillement. Les missions nécessitent un minimum de 600 watts par mètre carré pour une imagerie thermique précise. L'état de la puissance est surveillé via les signaux du fournisseur d'énergie, ce qui permet à l'équipe d'identifier les créneaux horaires d'inspection pendant lesquels le système sera alimenté. Les missions de vol sont généralement programmées la veille à l'aide des outils de planification de FlytBase.
Le jour de la mission, l'opérateur déclenche le vol à distance depuis Stuttgart. La station d'accueil autonome s'ouvre, effectue les vérifications pré-vol et lance le drone DJI Matrice 4T ou 4TD équipé de caméras thermiques. L'appareil suit la trajectoire de vol préprogrammée, en maintenant un recouvrement frontal de 70 % et un recouvrement latéral de 30 % afin d'assurer une couverture complète. Volant à 25 mètres d'altitude, le drone capture des images thermiques avec une résolution spatiale de 3 centimètres, la résolution exigée par les normes de l'ISE (Institut Fraunhofer pour les systèmes d'énergie solaire) pour les inspections photovoltaïques sous garantie.
Une fois la mission terminée, les images capturées sont automatiquement téléchargées sur la plateforme d'analyse IA de Sitemark. Les algorithmes d'apprentissage automatique du logiciel traitent simultanément les données visuelles et thermiques, détectant les anomalies telles que les points chauds, les défaillances de chaînes, les problèmes de diodes de dérivation et les bris de verre. Chaque détection est géolocalisée avec précision et comparée aux images thermiques et visuelles.
Les équipes de maintenance accèdent aux ordres de travail via l'interface conviviale de Sitemark, avec des coordonnées GPS précises et des preuves photographiques. Les techniciens sur le terrain peuvent se rendre directement aux modules concernés sans avoir à interpréter les données, vérifier visuellement les problèmes et confirmer les réparations par des inspections après intervention ; le tout coordonné via une plateforme numérique unique.
« Je suis à Stuttgart et j'ai des chantiers près de Berlin. Je ne veux pas faire six heures de route pour rien. Je peux rester au bureau, démarrer, et si je vois le signal d'interruption, je peux m'arrêter et reprendre le lendemain », explique Timo Freund, spécialiste technique des modules photovoltaïques chez EnBW.
Mise en œuvre
Le processus de mise en œuvre a débuté par le développement des compétences fondamentales avant de passer au déploiement autonome. Entre 2020 et 2021, EnBW est passée des inspections réalisées par des consultants à l'exploitation interne de drones, après avoir mené une étude de marché approfondie auprès de fournisseurs européens et sélectionné la plateforme analytique de Sitemark. Ce choix, qui privilégiait l'expérience utilisateur et la simplicité de l'interface plutôt que l'étendue des fonctionnalités, s'est avéré crucial pour une adoption à grande échelle par les équipes de maintenance aux profils techniques variés.
Durant cette période, EnBW a mis en place un programme de formation interne pour pilotes offrant des certifications complètes de 5 jours couvrant les licences de drones européennes A1/A3 et A2, la conformité réglementaire et la gestion de l'espace aérien, les principes fondamentaux de la photographie, les bases de la thermographie spécifiques à l'inspection PV et une formation pratique sur des installations solaires en direct.
Le programme pilote de station d'accueil autonome a été lancé en 2022-2023 avec le premier déploiement d'une station DJI Dock 1 par EnBW sur un site solaire présentant un terrain accidenté. L'équipe a rapidement constaté les limites de la communication en visibilité directe lors des descentes à 25 mètres d'altitude pour l'inspection, sur un dénivelé de 80 mètres et avec une végétation dense. La solution est arrivée à point nommé : DJI a commercialisé la Dock 2, équipée d'une clé LTE, au moment même où EnBW rencontrait ces problèmes de connectivité.
EnBW exploite actuellement deux stations d'amarrage autonomes et un troisième système, Dock 3, sera déployé au printemps 2024. L'équipe a soumis des demandes d'autorisation de vol hors vue (BVLOS) aux autorités aéronautiques allemandes, mais les retards de traitement rendent les délais d'approbation incertains. Durant la phase de validation de concept, le déploiement s'effectue sur un réseau LTE distinct, en dehors de l'infrastructure critique d'EnBW (KRITIS), ce qui permet des tests et des itérations plus rapides sans procédures d'approbation complexes en matière de cybersécurité.
« Comme je l'ai dit, la prochaine étape consisterait à déployer davantage de stations d'accueil pour drones. Mais il nous faut d'abord démontrer leur intérêt. Notre direction évaluera la pertinence d'investir dans ces stations, les logiciels, la formation du personnel aux vols BVLOS, etc. », a déclaré Timo Freund, spécialiste technique des modules photovoltaïques chez EnBW.
Les résultats
La mise en œuvre de la technologie des stations d'accueil autonomes pour drones a apporté des avantages significatifs et mesurables à l'ensemble des opérations d'EnBW :
Flexibilité opérationnelle accrue : Le système de station d'accueil pour drones a permis de supprimer les trajets aller-retour de six heures vers les sites solaires isolés. Basée à Stuttgart, EnBW peut désormais inspecter les sites proches de Berlin sans frais de déplacement ni annulations dues aux intempéries. En cas de coupure de courant en cours de mission, les vols sont simplement suspendus et reprennent dès que les conditions s'améliorent, ce qui permet de multiplier par deux à quatre la fréquence des inspections, passant d'un suivi annuel à un suivi trimestriel.
« Je suis à Stuttgart et j'ai des chantiers près de Berlin. Je ne veux pas faire six heures de route pour rien. Je peux rester au bureau, démarrer, et si je vois le signal d'interruption, je peux m'arrêter et reprendre le lendemain », explique Timo Freund, spécialiste technique des modules photovoltaïques chez EnBW.
Qualité complète des données :
« L’avantage, c’est que le logiciel nous permet désormais de suivre toutes les défaillances sur le terrain. L’IA de Sitemark analyse toutes les images et détecte la moindre défaillance, même un écart de température infime. C’est quelque chose que les sociétés de conseil n’ont jamais proposé », a déclaré Timo Freund, spécialiste technique des modules photovoltaïques chez EnBW.
Le système, basé sur l'IA, détecte désormais un nombre illimité d'anomalies avec une précision GPS, contrairement aux 200 principales pannes recensées dans les rapports de consultants. La corrélation croisée des images visuelles et thermiques distingue automatiquement les variations d'ombrage de la végétation des défaillances électriques, réduisant ainsi les faux positifs tout en garantissant qu'aucun problème réel ne passe inaperçu.
Validation du rapport coût-efficacité : La modélisation financière d'EnBW démontre que le seuil de rentabilité est atteint dès l'annulation d'une seule visite pilote pour cause d'intempéries ou de réduction des activités. L'investissement dans les quais équivaut approximativement à une année de coûts de visites pilotes externes pour les sites de 20 à 70 MW, tout en permettant de réaliser 2 à 4 fois plus d'inspections avec le même budget annuel. L'entreprise a ainsi géré une croissance de son portefeuille de 567 % (de 150 MW à 1 GW) sans augmentation proportionnelle de ses effectifs.
Opérations unifiées : EnBW a développé ses propres capacités en matière de drones, avec plusieurs centaines déployés dans ses différentes unités opérationnelles. L'entreprise a mis en place un programme de formation de cinq jours pour les pilotes et a transformé ses équipes de maintenance en techniciens-pilotes polyvalents, réduisant ainsi sa dépendance aux prestataires externes tout en permettant des inspections opportunistes lors des visites de maintenance de routine. Deux quais sont actuellement opérationnels et un troisième sera déployé au printemps 2024.
La voie à suivre
EnBW prévoit d'étendre son programme de stations de drones à l'ensemble de son portefeuille de sites solaires à forte valeur ajoutée, en intégrant cette technologie plus tôt dans le développement des sites afin d'en maximiser les bénéfices. L'entreprise affine actuellement le modèle de seuil de taille des sites - validant ainsi la plage de 20 à 70 mégawatts où l'investissement dans les stations de drones offre un retour sur investissement optimal - et standardise les protocoles de fréquence d'inspection afin d'équilibrer les coûts et les besoins de surveillance des risques.
« Nous formons nos équipes de maintenance à devenir également pilotes. Elles sont sur le terrain, généralement par beau temps, car elles doivent effectuer des mesures sur les chaînes et les onduleurs. Elles peuvent profiter de ce temps pour se dire : « J’ai un drone dans mon camion, je vais le déployer et effectuer l’inspection en même temps », a déclaré Timo Freund, spécialiste technique des modules photovoltaïques chez EnBW.
Au cours des deux prochaines années, EnBW prévoit d'étendre le déploiement de ses stations d'accueil tout en élargissant ses cas d'utilisation au-delà des inspections photovoltaïques. Les sous-stations, les centrales électriques conventionnelles et les applications de sécurité périmétrique font actuellement l'objet d'une évaluation, en s'appuyant sur la même plateforme d'automatisation FlytBase et les mêmes investissements matériels. L'entreprise migrera également de l'architecture réseau LTE distincte du prototype vers des configurations sur site ou sécurisées, conformes aux exigences de cybersécurité pour l'intégration aux systèmes d'infrastructures critiques.
Pour l'avenir, Freund prévoit que l'obtention de l'approbation réglementaire pour les opérations au-delà de la ligne de visée (BVLOS) améliorera considérablement les capacités opérationnelles en éliminant le besoin d'observateurs sur site. La vision à long terme prévoit que l'inspection autonome deviendra la procédure opérationnelle standard, la surveillance continue de l'état des installations remplaçant les cycles d'inspection annuels et les investissements dans la plateforme prenant en charge de manière transparente les actifs solaires, éoliens, d'infrastructure de réseau et conventionnels du portefeuille multi-gigawatts d'EnBW.
Conclusion
L'intégration par EnBW de la technologie de stations d'accueil autonomes pour drones a transformé les inspections photovoltaïques, auparavant réalisées une fois par an et dépendantes d'un consultant, en une opération de surveillance continue, flexible et basée sur les données. En s'affranchissant des contraintes de déplacement, en optimisant les interventions en fonction des conditions météorologiques et des périodes de limitation de production, et en capturant des données d'anomalies complètes et précises grâce au GPS, l'entreprise met en place les fondements opérationnels nécessaires à la gestion de portefeuilles d'énergies renouvelables de plusieurs gigawatts avec un personnel réduit et une meilleure compréhension du marché.
Le déploiement de cette preuve de concept a validé les principaux facteurs de valeur tout en révélant la voie à suivre pour les entreprises énergétiques connaissant des trajectoires de croissance similaires. À mesure que l'approbation BVLOS débloque une autonomie complète et que le déploiement s'étend à l'ensemble des unités opérationnelles, l'approche progressive d'EnBW démontre comment des solutions autonomes correctement mises en œuvre peuvent démultiplier les performances opérationnelles à différents niveaux de l'organisation.
« Attention à l'effet de dépendance vis-à-vis des logiciels. Si vous optez pour un logiciel, vous êtes prisonnier de celui-ci et il devient difficile d'être plus flexible. Prenez le temps de choisir le bon », a déclaré Timo Freund, spécialiste technique des modules photovoltaïques chez EnBW.
Questions fréquemment posées
1. En termes de rentabilité, comment l'inspection par drone autonome se compare-t-elle aux méthodes traditionnelles faisant appel à des consultants ?
Les stations d'observation autonomes pour drones constituent un atout majeur, sans pour autant remplacer totalement les consultants. Elles permettent de réduire les frais de déplacement et d'adapter la planification aux conditions météorologiques et aux interruptions de production. Chez EnBW, le seuil de rentabilité est atteint dès l'annulation d'une seule visite pilote. L'investissement dans une station d'observation équivaut approximativement à une année de coûts de pilotes externes pour les sites de 20 à 70 MW, tout en permettant une fréquence d'inspection deux à quatre fois supérieure.
2. Quelle infrastructure technique est nécessaire pour soutenir les opérations de drones à distance pour les inspections de systèmes photovoltaïques solaires ?
Les opérations nécessitent des systèmes DJI Dock 2 avec connectivité LTE pour surmonter les difficultés liées au terrain et aux obstacles, la plateforme de vol autonome FlytBase pour la planification et l'exécution des missions, et un logiciel d'analyse comme Sitemark pour la détection d'anomalies par IA. Les missions doivent maintenir une résolution spatiale thermique au sol (GSD) de 3 cm à 25 mètres d'altitude pour satisfaire aux exigences de la norme ISE en matière de garantie.
3. Comment les entreprises énergétiques gèrent-elles les exigences réglementaires relatives aux opérations de drones autonomes en Europe ?
Les entreprises doivent se conformer à la réglementation des autorités aéronautiques, notamment aux exigences d'approbation pour les vols au-delà de la portée visuelle (BVLOS). EnBW a déposé des demandes d'autorisation BVLOS, mais fait face à des retards de traitement et opère donc actuellement avec une surveillance à distance et des observateurs sur site. L'entreprise a mis en place des programmes de formation complets pour les pilotes et exploite des stations d'amarrage sur des réseaux distincts pendant la phase de validation de concept afin d'accélérer les tests avant l'intégration complète à KRITIS.
4. Quel est le délai typique de retour sur investissement pour la technologie des drones autonomes dans les opérations solaires ?
Bien que les délais précis varient selon la taille du portefeuille, la modélisation financière d'EnBW démontre un seuil de rentabilité atteint après une seule visite de consultant annulée en raison des conditions météorologiques ou d'une réduction de la production. L'application à double usage, permettant à la fois des inspections annuelles détaillées et un suivi trimestriel, accélère considérablement le retour sur investissement en multipliant par 2 à 4 la fréquence des inspections, ce qui permet une détection plus rapide des anomalies et réduit les pertes de production d'énergie dues à des pannes non détectées.