A EnBW (Energie Baden-Württemberg AG) é uma das maiores empresas de energia da Alemanha, gerenciando um portfólio de ativos de energia renovável em rápida expansão. Com a capacidade de energia solar fotovoltaica crescendo de 150 megawatts para 1 gigawatt em apenas quatro anos, a empresa enfrenta desafios significativos para inspecionar instalações cada vez maiores com menos pessoas, mantendo a precisão dos dados e a eficiência operacional. O setor de energia renovável registrou um aumento de 67% na adoção de drones nos últimos três anos, com sistemas autônomos se tornando essenciais para as concessionárias que buscam ampliar as operações de inspeção sem aumentos proporcionais na força de trabalho.
Durante um webinar recente, conversamos com Timo Freund, Especialista Técnico em Módulos Fotovoltaicos da EnBW. Timo compartilhou informações sobre como a gigante alemã de energia está utilizando a tecnologia de acoplamento de drones autônomos para transformar as inspeções de painéis solares em seu portfólio em rápida expansão. Aqui está o que ele disse sobre a jornada da empresa com a tecnologia de drones autônomos.
O desafio
"Nossa capacidade de energia solar aumentou sete vezes em quatro anos. Agora temos muito mais usinas solares para inspecionar, e cada usina é maior do que antes, mas não podemos contratar sete vezes mais pessoas para inspecioná-las todas", disse Timo Freund, especialista técnico em módulos fotovoltaicos da EnBW.
A EnBW enfrentou diversos desafios críticos na gestão de suas operações de inspeção de sistemas fotovoltaicos solares:
Crise de escalabilidade: Os métodos tradicionais de inspeção baseados em consultoria não conseguiram acompanhar o crescimento de 567% do portfólio da empresa em quatro anos. Áreas maiores exigiam um tempo de inspeção exponencialmente maior, e a capacidade dos consultores não conseguia se expandir na mesma velocidade. Os dados de inspeção permaneciam presos em planilhas do Excel e relatórios em PDF, fragmentados em trocas de e-mails e pastas do SharePoint, criando verdadeiros pesadelos de coordenação para as equipes de manutenção que tentavam agir com base nas constatações.
Restrições operacionais específicas da Alemanha: O clima imprevisível do país tornava o agendamento de pilotos de drones tradicionais uma aposta arriscada - dias de céu limpo, necessários para imagens térmicas precisas, eram difíceis de prever. Isso significava que os pilotos, que viajavam de duas a seis horas até locais remotos, muitas vezes chegavam e encontravam condições inadequadas para o voo. Pior ainda, o regime de restrição de energia da rede elétrica alemã frequentemente desligava grandes instalações solares durante períodos de preços negativos ou congestionamento da rede, deixando os pilotos no local sem nenhum sistema operacional para inspecionar.
Desafios relacionados ao terreno e à conectividade: Algumas instalações de energia solar apresentavam mudanças drásticas de elevação - com diferenças de altura de até 80 metros - e árvores frondosas obstruindo a comunicação visual entre pilotos e drones. O pilotagem remota tradicional simplesmente não funcionava de forma confiável nessas condições.
Qualidade dos dados incompleta: Os relatórios dos consultores listavam apenas as 200 principais falhas detectadas durante as vistorias, sendo que o rastreamento adicional de anomalias exigia pagamento extra. As coordenadas de GPS não foram fornecidas, obrigando as equipes de manutenção a interpretar plantas do local marcadas à mão e a tentar identificar visualmente módulos específicos no nível do solo - um processo propenso a erros e perda de tempo.
A solução
A EnBW implementou uma solução completa de drone autônomo em caixa, alimentada pela plataforma de autonomia de drones com inteligência artificial da FlytBase e pelo software de análise da Sitemark. A implementação atende estrategicamente aos requisitos operacionais exclusivos da empresa, ao mesmo tempo que aproveita recursos avançados de autonomia para superar o desafiador ambiente de inspeção da Alemanha.
A transformação ocorreu em duas fases distintas. Há aproximadamente dois anos, a EnBW fez a transição inicial de levantamentos terrestres conduzidos por consultores para termografia aérea baseada em drones. Essa mudança inicial substituiu fluxos de trabalho fragmentados em Excel e PDF por imagens com marcação GPS e detecção de anomalias com inteligência artificial por meio da plataforma Sitemark, proporcionando o rastreamento completo de anomalias em todas as assinaturas térmicas, em vez de apenas as 200 principais falhas que os consultores registravam manualmente.
Partindo dessa base, a EnBW lançou um programa de prova de conceito implantando plataformas autônomas para drones em instalações solares de alto valor. A arquitetura técnica se concentra nos sistemas DJI Dock 2 equipados com dongles de conectividade LTE - uma inovação crucial que resolveu os desafios de conectividade impostos pelos locais de usinas solares montanhosas da Alemanha, com até 80 metros de desnível e obstruções por árvores. Ao contrário do DJI Dock 1 anterior, de 150 kg, que dependia de comunicação por linha de visão, a capacidade LTE do Dock 2 mantém conectividade constante com o sistema central de monitoramento da FlytBase, permitindo operações de voo remotas e contínuas sem intervenção manual.
A plataforma da FlytBase fornece os recursos de gerenciamento de voo autônomo essenciais para operações confiáveis a partir da sede da EnBW em Stuttgart. O sistema lida com planejamento de missão complexo, execução automatizada de voos e monitoramento em tempo real, mantendo a conformidade com as normas da aviação civil alemã. Cada plataforma de pouso e decolagem é estrategicamente posicionada em locais com capacidade de 20 a 70 megawatts - o limite ideal onde a flexibilidade e a frequência de inspeção justificam o investimento.
A solução implementada inclui:
- Sistemas autônomos DJI Dock 2 com conectividade LTE
- Plataforma de software FlytBase para planejamento de missões e execução remota.
- Drones DJI Matrice 4T/4TD com câmeras térmicas e ópticas
- Sitemark é uma plataforma de análise de IA para detecção de anomalias e emissão de tickets.
- Integração com os fluxos de trabalho de gerenciamento de manutenção do EnBW
Como funciona
O fluxo de trabalho de inspeção autônoma começa com a preparação pré-voo, realizada remotamente a partir do escritório da EnBW em Stuttgart. O operador verifica as regulamentações do espaço aéreo para confirmar as autorizações de aeroportos e zonas restritas e, em seguida, verifica as condições meteorológicas, incluindo a velocidade do vento e os níveis de irradiação solar - as missões exigem um mínimo de 600 watts por metro quadrado para imagens térmicas precisas. O status de interrupção de energia é monitorado por meio de sinais da concessionária de energia, permitindo que a equipe identifique janelas de inspeção em que o sistema estará energizado. As missões de voo são normalmente programadas com um dia de antecedência, utilizando as ferramentas de planejamento do FlytBase.
No dia da missão, o operador aciona o voo remotamente a partir de Stuttgart. A plataforma de atracação autônoma se abre, realiza verificações pré-voo do sistema e lança o drone DJI Matrice 4T ou 4TD equipado com câmeras térmicas. A aeronave segue a trajetória de voo pré-programada, mantendo 70% de sobreposição frontal e 30% de sobreposição lateral para garantir cobertura completa. Voando a 25 metros de altitude, o drone captura imagens térmicas com resolução espacial de 3 centímetros (GSD) - a resolução exigida pelas normas do ISE (Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energia Solar) para inspeções de sistemas fotovoltaicos com garantia de qualidade.
As imagens capturadas são carregadas automaticamente para a plataforma de análise de IA da Sitemark após a conclusão da missão. Os algoritmos de aprendizado de máquina do software processam dados visuais e térmicos simultaneamente, detectando anomalias como pontos quentes, falhas em cabos, problemas em diodos de bypass e quebra de vidro. Cada detecção é marcada por GPS com a localização precisa do módulo e comparada entre as imagens térmicas e visuais.
As equipes de manutenção acessam as ordens de serviço por meio da interface intuitiva do Sitemark, com coordenadas GPS precisas e evidências fotográficas. Os técnicos de campo podem navegar diretamente até os módulos afetados sem necessidade de interpretação, verificar visualmente os problemas e confirmar os reparos com inspeções pós-serviço - tudo coordenado por meio de uma única plataforma digital.
"Estou aqui em Stuttgart e tenho instalações perto de Berlim. Não quero dirigir seis horas até lá e descobrir que as condições climáticas estão ruins ou que houve restrição de produção. Posso simplesmente ficar aqui no escritório, iniciar a operação e, se vir o sinal de restrição, posso parar e continuar no dia seguinte", disse Timo Freund, Especialista Técnico em Módulos Fotovoltaicos da EnBW.
Implementação
O processo de implementação começou com a construção de capacidades fundamentais antes de avançar para a implantação autônoma. A EnBW fez a transição de inspeções conduzidas por consultores para operações internas com drones entre 2020 e 2021, realizando uma extensa pesquisa de mercado com fornecedores europeus antes de selecionar a plataforma de análise da Sitemark. A decisão priorizou a experiência do usuário e a simplicidade da interface em detrimento da abrangência de recursos - uma escolha que se mostrou crucial para a escalabilidade da adoção em equipes de manutenção com diferentes níveis de conhecimento técnico.
Durante esse período, a EnBW estabeleceu um programa interno de treinamento piloto, oferecendo certificações abrangentes de 5 dias, que englobavam licenças europeias para drones A1/A3 e A2, conformidade regulatória e gerenciamento do espaço aéreo, fundamentos de fotografia, princípios básicos de termografia específicos para inspeção de sistemas fotovoltaicos e treinamento prático em instalações solares em operação.
O programa piloto de doca autônoma foi lançado em 2022-2023 com a primeira implantação da DJI Dock 1 pela EnBW em um local de energia solar com desafios significativos de terreno. A equipe rapidamente descobriu as limitações da comunicação em linha reta quando os voos desciam para uma altitude de inspeção de 25 metros, atravessando um desnível de 80 metros com cobertura de árvores no meio. A solução chegou em um momento oportuno: a DJI lançou a Dock 2 equipada com dongle LTE justamente quando a EnBW estava enfrentando esses problemas de conectividade.
Atualmente, a EnBW opera duas docas autônomas, com um terceiro sistema Dock 3 previsto para ser implantado na primavera de 2024. A equipe submeteu pedidos de aprovação para operações além da linha de visão (BVLOS) às autoridades de aviação alemãs, embora o acúmulo de processos signifique que os prazos de aprovação permaneçam incertos. A implantação opera em uma rede LTE separada, fora da infraestrutura crítica da EnBW (KRITIS), durante a fase de prova de conceito, permitindo testes e iterações mais rápidos sem os extensos processos de aprovação de segurança cibernética.
"Como eu disse, o próximo passo seria tentar implantar mais plataformas de pouso para drones. Mas primeiro, precisamos demonstrar que isso é benéfico. Nossa gerência avaliará se vale a pena investir em plataformas, em software, em treinamento de pessoal para realizar voos BVLOS e assim por diante", disse Timo Freund, Especialista Técnico em Módulos Fotovoltaicos da EnBW.
Os resultados
A implementação da tecnologia de atracação autônoma de drones trouxe benefícios mensuráveis significativos para todas as operações da EnBW:
Maior flexibilidade operacional: O sistema de acoplamento de drones eliminou a necessidade de viagens de ida e volta de seis horas até locais remotos de geração de energia solar. Operando a partir de Stuttgart, a EnBW agora pode inspecionar locais próximos a Berlim sem custos de viagem ou cancelamentos devido ao clima. Quando ocorre uma interrupção na rede elétrica durante a missão, os voos simplesmente são pausados e retomados quando as condições melhoram, permitindo um aumento de 2 a 4 vezes na frequência de inspeção, passando de monitoramento anual para trimestral.
"Estou aqui em Stuttgart e tenho instalações perto de Berlim. Não quero dirigir seis horas até lá e descobrir que as condições climáticas estão ruins ou que houve restrição de produção. Posso simplesmente ficar aqui no escritório, iniciar a operação e, se vir o sinal de restrição, posso parar e continuar no dia seguinte", disse Timo Freund, Especialista Técnico em Módulos Fotovoltaicos da EnBW.
Qualidade dos dados completos:
"A vantagem é que agora temos todas as falhas em campo rastreadas pelo software. A IA do Sitemark verifica todas as imagens e consegue rastrear cada falha, mesmo as com variações mínimas de temperatura. Isso é algo que as empresas de consultoria nunca fizeram", disse Timo Freund, Especialista Técnico em Módulos Fotovoltaicos da EnBW.
O sistema com inteligência artificial agora detecta um número ilimitado de anomalias com precisão de GPS, em vez de apenas as 200 principais falhas relatadas por consultores. A correlação cruzada de imagens visuais e térmicas distingue automaticamente o sombreamento da vegetação de falhas elétricas, reduzindo falsos positivos e garantindo que nenhum problema real passe despercebido.
Validação da relação custo-benefício: A modelagem financeira da EnBW mostra que o ponto de equilíbrio é atingido com apenas uma visita piloto cancelada devido ao clima ou à redução da produção. O investimento em infraestrutura de doca equivale aproximadamente a um ano de custos externos de visitas piloto para usinas de 20 a 70 MW, permitindo de 2 a 4 vezes mais inspeções com o mesmo orçamento anual. A empresa conseguiu um crescimento de 567% em seu portfólio (de 150 MW para 1 GW) sem aumentos proporcionais no quadro de funcionários.
Operações Unificadas: A EnBW desenvolveu capacidade interna para operar drones, com centenas deles implantados em todas as unidades de negócios. A empresa estabeleceu um programa de treinamento de pilotos com duração de 5 dias e transformou as equipes de manutenção em equipes com dupla função: pilotos e técnicos. Isso reduziu a dependência de terceirizados e possibilitou inspeções pontuais durante visitas de manutenção de rotina. Duas docas estão atualmente em operação, e uma terceira será implantada na primavera de 2024.
O caminho a seguir
A EnBW planeja expandir o programa de docas para drones em todo o seu portfólio de usinas solares de alto valor, integrando a tecnologia desde o início do desenvolvimento dos projetos para maximizar os benefícios. A empresa está aprimorando o modelo de limite de tamanho do projeto - validando a faixa de 20 a 70 megawatts onde o investimento em docas proporciona o retorno ideal - e padronizando os protocolos de frequência de inspeção para equilibrar custos e as necessidades de monitoramento de riscos.
"Estamos treinando nossas equipes de manutenção para também se tornarem pilotos. Elas estão no local, normalmente quando as condições climáticas são boas, porque precisam fazer medições nas strings e nos inversores. Elas podem usar esse tempo e dizer: 'Eu tenho o drone no meu caminhão, vou implantá-lo e fazer a inspeção em paralelo'", disse Timo Freund, Especialista Técnico em Módulos Fotovoltaicos da EnBW.
Nos próximos um a dois anos, a EnBW planeja ampliar a implantação de docas, expandindo seus casos de uso para além das inspeções de sistemas fotovoltaicos. Subestações, usinas de energia convencionais e aplicações de segurança perimetral estão sendo avaliadas ativamente, utilizando a mesma plataforma de automação FlytBase e investimentos em hardware. A empresa também migrará da arquitetura de rede LTE separada do projeto piloto para configurações locais ou seguras que atendam aos requisitos de cibersegurança para integração com sistemas de infraestrutura crítica.
Olhando para o futuro, Freund prevê que a obtenção da aprovação regulatória para operações além da linha de visão (BVLOS) aprimorará significativamente as capacidades operacionais, eliminando a necessidade de observadores no local. A visão de longo prazo posiciona a inspeção autônoma como procedimento operacional padrão, com o monitoramento contínuo de condições substituindo os ciclos anuais de inspeção e os investimentos em plataformas dando suporte integrado a ativos solares, eólicos, de infraestrutura de rede e convencionais em todo o portfólio de múltiplos gigawatts da EnBW.
Conclusão
A implementação da tecnologia de acoplamento autônomo para drones pela EnBW transformou as inspeções de sistemas fotovoltaicos solares, antes um processo anual dependente de consultores, em uma operação de monitoramento contínuo, flexível e orientada por dados. Ao eliminar restrições de deslocamento, operar em função das condições climáticas e janelas de restrição de geração, e capturar dados completos de anomalias com precisão de GPS, a empresa está construindo a base operacional para gerenciar portfólios de energia renovável de múltiplos gigawatts com menos pessoas e insights mais precisos.
A implementação da prova de conceito validou os principais fatores de valor e revelou o caminho a seguir para empresas de energia que trilham trajetórias de crescimento semelhantes. À medida que a aprovação do BVLOS (Beyond Visual Line of Sight - Além da Linha de Visão) desbloqueia a autonomia completa e a implementação se expande por todas as unidades de negócios, a abordagem faseada da EnBW demonstra como soluções autônomas, quando implementadas corretamente, podem funcionar como multiplicadores operacionais em diferentes aspectos de uma organização.
"Cuidado com o efeito de dependência de software. Se você optar por um, ficará preso a ele e será difícil ser mais flexível. Dedique tempo para escolher o software certo", disse Timo Freund, Especialista Técnico em Módulos Fotovoltaicos da EnBW.
Perguntas frequentes
1. Como a inspeção autônoma por drones se compara aos métodos tradicionais baseados em consultoria em termos de custo-benefício?
As plataformas autônomas para drones funcionam como um multiplicador de forças, em vez de um substituto completo para consultores, eliminando custos de viagem e permitindo um agendamento flexível em função das condições climáticas e de interrupções na geração de energia. Na EnBW, o ponto de equilíbrio é atingido com apenas uma visita piloto cancelada, sendo o investimento na plataforma aproximadamente equivalente a um ano de custos com pilotos externos para usinas de 20 a 70 MW, além de possibilitar uma frequência de inspeção de 2 a 4 vezes maior.
2. Que infraestrutura técnica é necessária para dar suporte a operações remotas com drones para inspeções de sistemas fotovoltaicos?
As operações exigem sistemas DJI Dock 2 com conectividade LTE para superar desafios de terreno e obstáculos, a plataforma de voo autônomo FlytBase para planejamento e execução de missões e softwares de análise como o Sitemark para detecção de anomalias com inteligência artificial. As missões devem manter uma resolução espacial térmica de 3 cm a 25 metros de altitude para atender aos requisitos da norma ISE para conformidade com a garantia.
3. Como as empresas de energia atendem aos requisitos regulatórios para operações autônomas de drones na Europa?
As empresas precisam se adequar às regulamentações das autoridades de aviação, incluindo os requisitos de aprovação para voos além da linha de visão (BVLOS). A EnBW submeteu pedidos de aprovação BVLOS, mas enfrenta atrasos no processamento e, portanto, opera atualmente com monitoramento remoto e observadores no local. A empresa estabeleceu programas abrangentes de treinamento de pilotos e opera docas em redes separadas durante a fase de prova de conceito (POC) para acelerar os testes antes da integração completa com o sistema KRITIS.
4. Qual é o prazo típico de retorno do investimento para a tecnologia de drones autônomos em operações de energia solar?
Embora os prazos específicos variem de acordo com o tamanho do portfólio, a modelagem financeira da EnBW demonstra que o ponto de equilíbrio é atingido após uma única visita de consultoria cancelada devido a condições climáticas ou restrições de produção. O aplicativo de dupla utilização, que permite tanto inspeções anuais detalhadas quanto monitoramento trimestral, acelera significativamente o retorno sobre o investimento (ROI), aumentando a frequência de inspeções de 2 a 4 vezes, possibilitando a detecção mais rápida de anomalias e reduzindo as perdas de produção de energia decorrentes de falhas não detectadas.