Dla większości gospodarstw domowych rachunki za energię są kosztownym wydatkiem. Koszty te osiągają szczyt w miesiącach zimowych, kiedy robi się chłodniej. Według amerykańskiej Agencji Informacji o Energii wydatki gospodarstw domowych na energię osiągną najwyższy poziom od wielu lat zimą 2022 r. ze względu na rosnące ceny detaliczne energii.
Właściciele domów mają dwa sposoby na walkę z tym wzrostem: Załóż dodatkową warstwę odzieży i obniż termostat lub podejmij kroki, aby zminimalizować straty ciepła w domu. Druga opcja staje się coraz bardziej popularna, ponieważ poprawa izolacji może w dłuższej perspektywie prowadzić do znacznych oszczędności.
Pierwszym krokiem do ograniczenia strat ciepła jest zrozumienie, skąd one pochodzą. Obraz różni się w zależności od wieku domu i jego lokalizacji, ale generalnie głównymi winowajcami są ściany zewnętrzne, okna i dach. Jak sprawdzić, czy Twój budynek ucieka w świat ciepła i pieniędzy?
Inicjatywa przeprowadzona w Warren w stanie Minnesota pokazała, że drony i nad głową inspekcje termiczne mogą stanowić ważną część rozwiązania.
Inspekcje termiczne dachów: Inicjatywa oszczędzania energii jednego miasta
Warren to małe miasto w północnej Minnesocie. Zimy są tu mroźne i mroźne, ale mieszkańcy mają jedną główną zaletę energetyczną: miasto jest właścicielem i operatorem wszystkich mediów. Ta dynamika powoduje, że władze lokalne i mieszkańcy miast są zainteresowani redukcją kosztów ogrzewania i zapewnieniem maksymalnej efektywności każdego domu i budynku.
Z pomocą pobliskiej uczelni Northland Community and Technical College Warren uruchomił w 2017 r. inicjatywę energetyczną. Studenci Northland Aerospace badający bezzałogowe systemy powietrzne i analizę obrazów mieli za zadanie stworzyć mapę cieplną całego miasta. Jest to partnerstwo korzystne dla obu stron: studenci zdobywają praktyczne doświadczenie w rozwijającej się branży dronów, a miasto otrzymuje dane lotnicze, które pokazują, w jaki sposób lokalne budynki tracą ciepło.
Kiedy już będą mieli mapę cieplną każdego budynku w Warren, mieszkańcy będą mogli udać się do ratusza, aby dowiedzieć się o swoich stratach ciepła. „W ten sposób będą mogli podjąć decyzję, która zapewni im największe oszczędności energii i kosztów” – powiedziała administratorka miasta Warren, Shannon Mortenson, w wywiadzie dla podcastu Local Energy Rules.
Skan termowizyjny identyfikuje straty ciepła i wskazuje obszary – zwykle dachy, ściany, okna i drzwi – które wymagają dodatkowej izolacji lub całkowitej wymiany. Oczekuje się, że wyniki zostaną osiągnięte wraz z dostępem do włączającego programu finansowego, który umożliwi mieszkańcom zaciąganie pożyczek od miasta na poprawę efektywności energetycznej. Pożyczka jest stopniowo spłacana w formie regularnych opłat za media, a po jej spłacie właściciel domu otrzymuje oszczędności.
Według Mortensona projekt ten otwiera nowe możliwości dla miasta i jego mieszkańców. „Od strony miasta możemy określić, jakie są straty energii na całym obszarze i gdzie występują. [Pomogło nam to dowiedzieć się: „Jak możemy być bardziej wydajni, jak możemy być dobrymi zarządcami, jak możemy złagodzić zmiany klimatyczne i jak możemy zwiększyć odporność naszej społeczności”.
Zbieranie danych termicznych w warunkach mroźnych
Zachary Nicklin jest instruktorem systemów bezzałogowych statków powietrznych, który prowadzi program UAS w Northland Community & Technical College. Wyjaśnia, że ważną częścią programu małych bezzałogowych statków powietrznych uczelni jest szkolenie praktyczne. W 2017 roku uczniowie mieli okazję zebrać dane termiczne dla miasta Warren. Korzystanie z floty Northland, która obejmuje kilka samolotów i czujników DJI Enterprise, w tym Matrice 600 Pro, M210 RTK, Inspire 2 oraz czujniki termiczne Zenmuse XT i XTR, było ważnym mechanizmem uczenia się.
Jak w przypadku każdego projektu eksperymentalnego, proces uczenia się był stromy. Założono, że aby zebrać przydatne dane termiczne, studenci będą musieli latać zimą, kiedy mieszkańcy aktywnie ogrzewają swoje domy, a różnica między temperaturą zewnętrzną i wewnętrzną jest najbardziej zauważalna. Szybko jednak stało się jasne, że w grę wchodziły inne czynniki. Skanowanie termowizyjne rozpoczęło się w listopadzie, ale niskie temperatury i okazjonalnie silny wiatr zmniejszyły wydajność akumulatorów dronów. Ponadto bezpośrednio po zachodzie słońca resztkowe ciepło dnia wymagało dodatkowego czasu na rozproszenie.
Nicklin zdecydowała się przeprowadzać badania w spokojne noce, czasami do 2 w nocy, przy temperaturach znacznie poniżej zera. Uczniowie kontynuowali lot, aż wydarzyła się jedna z dwóch rzeczy: zrobiło się za zimno lub segment docelowy został ukończony.
Wiele procesów mapowania jest już znanych. Na przykład zespół pracował nad projektem siatki, przed startem zbadano każdą lokalizację, aby uniknąć wysokich obiektów, a loty zaplanowano i wykonano przy użyciu Pix4D. Ale były też pewne trudności związane z niskimi temperaturami w zimie.
O drugiej w nocy w przenikliwym mrozie Minnesoty nie usłyszysz, jak piloci dronów narzekają, że muszą się przenieść, aby utrzymać VLOS.
Szczególną ostrożność należało zachować przy bateriach. Całkowicie naładowane akumulatory przechowywano w lodówce, aby zapewnić kontrolę temperatury, lub pozostawiono w ciężarówce z włączonym ogrzewaniem. Instrumenty, na których polegał zespół, również zostały uszkodzone przez pogodę. Aby zapobiec wyłączaniu się tabletów, do ich grzbietów przyklejono podkładki grzewcze. Aby precyzyjnie manipulować drążkami sterującymi i naciskać ekrany bez drętwienia rąk, potrzebne było także połączenie podgrzewaczy do rąk i rękawiczek bez palców. Zaraz po starcie drony musiały zawisnąć przez kilka minut, aby rozgrzać akumulatory i pozwolić czujnikowi kamery dostosować się do temperatury otoczenia.
W drugim etapie uczniowie połączyli obrazy i nałożyli je na mapę GIS. Łącząc zdjęcia każdego budynku z sygnaturą termiczną odzwierciedlającą straty ciepła, udało im się znaleźć korelację między wiekiem budynku a wielkością strat ciepła.
Najlepsze drony do inspekcji termicznej dachów
Jeśli planujesz własną inicjatywę związaną z mapowaniem cieplnym, będziesz potrzebować sprawnego, wytrzymałego, energooszczędnego i kompatybilnego z ładunkiem podczerwieni drona. Do gromadzenia danych termicznych na dużą skalę zalecamy trzy samoloty.
Mavic 3T
Mavic 3T to najmniejsze rozwiązanie do obrazowania termowizyjnego firmy DJI, wyposażone w kamery termowizyjne i wizyjne o wysokiej rozdzielczości. Czujnik podczerwieni o rozdzielczości 640 x 512 pikseli w połączeniu z centymetrowym pozycjonowaniem RTK zapewnia precyzyjne mapowanie ciepła. Ten samolot jest szybki w rozmieszczeniu, łatwy w pilotażu, lekki i oferuje maksymalnie 45 minut lotu.
Matryca 30
Matrice 30 to idealna równowaga pomiędzy mocą i przenośnością. Posiada flagową wydajność aparatu, odporność na warunki atmosferyczne i wszechstronność środowiskową, jakich można oczekiwać od Matrice, a wszystko to w kompaktowej obudowie planistycznej.
Matryca 300+H20T
Matrice 300 RTK to flagowa platforma przemysłowa DJI. Jest zdolny do pracy w ekstremalnych warunkach i warunkach atmosferycznych. Dzięki 55 minutom lotu, wykrywaniu przeszkód w sześciu kierunkach i kompatybilności z najnowszymi opcjami ładunku DJI, ten wytrzymały dron Cię nie zawiedzie. H20T to wielosensorowy ładunek, który obejmuje kamerę z zoomem 20 MP, kamerę szerokokątną 12 MP, dalmierz laserowy o zasięgu 1200 m i kamerę termowizyjną o rozdzielczości 640 x 512 pikseli. Idealnie nadaje się do obrazowania termowizyjnego w trudnych warunkach.
Drony termowizyjne i bardziej ekologiczna przyszłość
Inicjatywa Warrena dotycząca map cieplnych jest doskonałym przykładem tego, jak technologia dronów może wzmocnić społeczności i pomóc w podejmowaniu decyzji dotyczących efektywności energetycznej. Oczywiście w realizacji projektu pomogła obecność miejskich przedsiębiorstw użyteczności publicznej i pobliskiej uczelni, do której uczęszczali studenci potrzebujący doświadczenia w UAS. Nie oznacza to jednak, że jego podstawowych elementów nie można odtworzyć dla społeczności na całym świecie.
W rzeczywistości inspiracją dla projektu było zaangażowanie Warrena w partnerstwo Climate Smart Cities. Podobne misje mapowe przeprowadzono w Arnsberg w Niemczech (miasto partnerskie Warrena) i porównano w ich ramach wyniki.
Zrównoważony rozwój energii nigdy nie był ważniejszy, a mapy cieplne to tylko jeden ze sposobów, w jakie drony mogą wspierać wysiłki na rzecz ochrony środowiska i położyć podwaliny pod bardziej ekologiczną przyszłość.