Come le ispezioni termiche dei tetti con i droni sono la chiave della rivoluzione energetica di una città
Per la maggior parte delle famiglie, le bollette energetiche sono un’uscita consistente e costosa. Questi costi raggiungono il picco durante i mesi invernali, quando arriva il freddo. La U.S. Energy Information Administration ha previsto che nell’inverno del 2022 i costi energetici delle famiglie raggiungeranno i massimi pluriennali a causa dell’aumento dei prezzi al dettaglio dell’energia.
I proprietari di casa possono combattere questo aumento in due modi: Indossare uno strato in più e abbassare il termostato, oppure adottare misure per ridurre al minimo la perdita di calore domestico. La seconda opzione sta diventando sempre più popolare, in quanto i miglioramenti dell’isolamento possono portare a significativi risparmi a lungo termine.
Il primo passo per ridurre le perdite di calore è capire da dove provengono. Il quadro cambia a seconda dell’età dell’abitazione e della sua ubicazione, ma in genere le pareti esterne, le finestre e i tetti sono i principali responsabili. Come si può scoprire se il proprio edificio sta disperdendo inutilmente calore e denaro nel mondo?
Un’iniziativa a Warren, nel Minnesota, ha dimostrato che i droni e le ispezioni termiche dall’alto possono rappresentare una parte importante della soluzione.
Ispezioni sui tetti termici: L’iniziativa di risparmio energetico di una città
Warren è una piccola città nel nord del Minnesota. Gli inverni sono molto rigidi, ma i residenti hanno un vantaggio significativo in termini di energia: La città possiede e gestisce tutte le sue utenze. Questa dinamica significa che l’amministrazione locale e la comunità sono incentivate a ridurre i costi di riscaldamento e a rendere ogni casa e struttura il più efficiente possibile.
Con l’aiuto del vicino Northland Community and Technical College, Warren ha lanciato un’iniziativa energetica nel 2017. Gli studenti del dipartimento aerospaziale del Northland, che studiano sistemi aerei senza pilota e analisi delle immagini, sono stati incaricati di mappare termicamente l’intera città. La collaborazione è vantaggiosa per tutti: gli studenti fanno esperienza pratica nel settore emergente dei droni, mentre la città ottiene dati aerei che evidenziano come gli edifici locali perdano calore.
Con la mappatura termica di tutti gli edifici di Warren, i residenti possono recarsi in municipio per avere informazioni sulla loro perdita di calore. “In questo modo, possono prendere una decisione che consenta loro di ottenere il massimo risparmio energetico e di costi”, ha dichiarato l’amministratore comunale di Warren Shannon Mortenson al Podcast Local Energy Rules.
Le scansioni termiche evidenziano le perdite di calore e indicano le aree – di solito tetti, pareti, finestre e porte – che richiedono un ulteriore isolamento o la completa sostituzione. L’intenzione è quella di fornire i risultati insieme all’accesso a un programma di finanziamento inclusivo, che consentirà ai residenti di ottenere un prestito dal Comune per effettuare interventi di riqualificazione energetica. Il prestito viene gradualmente ripagato attraverso le normali bollette e, una volta estinto, il proprietario di casa potrà tenersi i risparmi.
Per Mortenson, il progetto è stato un’opportunità per la città e per i suoi residenti. “Per quanto riguarda la città, possiamo determinare quali sono le perdite energetiche complessive della comunità e dove si verificano. [Ci ha aiutati a capire come possiamo essere più efficienti, come possiamo essere buoni amministratori, come possiamo mitigare il cambiamento climatico e come possiamo aumentare la sostenibilità nella nostra comunità”.
Acquisizione di dati termici in condizioni di gelo
Zackary Nicklin è l’istruttore di sistemi aerei senza pilota che guida il programma UAS del Northland Community & Technical College. Spiega che una parte importante dei diplomi Small UAS del college è la formazione pratica. Nel 2017 si è presentata l’opportunità per gli studenti di raccogliere dati termici per la città di Warren. Mettere al lavoro la flotta del Northland – che comprende una serie di velivoli e sensori DJI Enterprise, tra cui Matrice 600 Pro, M210 RTK, Inspire 2 e sensori termici Zenmuse XT e XTR – è stato un meccanismo didattico fondamentale.
Come per ogni progetto pilota, la curva di apprendimento è stata ripida. Per raccogliere dati termici utili, si prevedeva che gli studenti avrebbero dovuto volare in inverno, quando i residenti riscaldavano attivamente le loro case e la differenza tra le temperature esterne e interne era più marcata. Ma è apparso subito chiaro che c’erano altri fattori in gioco. Le scansioni termiche sono iniziate a novembre, ma le basse temperature e gli occasionali venti forti hanno ridotto l’efficienza delle batterie dei droni. Inoltre, subito dopo il tramonto, il calore residuo della giornata aveva bisogno di più tempo per dissiparsi.
Nicklin ha deciso di effettuare le scansioni nelle notti tranquille, a volte fino alle 2 del mattino, in condizioni ben al di sotto dello zero. Gli studenti hanno continuato a volare fino a quando non è successa una delle due cose: si sono raffreddati troppo o hanno completato la sezione desiderata.
Molti dei processi di mappatura sono familiari. Per esempio, il team ha lavorato secondo uno schema a griglia, ogni area è stata esplorata prima del decollo per evitare oggetti alti e i voli sono stati pianificati ed eseguiti utilizzando Pix4D. Ci sono stati anche alcuni inconvenienti dovuti alle rigide temperature invernali.
Alle 2 di notte, nel freddo pungente del Minnesota, non sentirete mai i piloti di droni lamentarsi di doversi spostare per mantenere il VLOS.
È stato necessario prestare particolare attenzione anche alle batterie. Quelle a piena carica sono state conservate in una borsa frigo per mantenerle a temperatura controllata o lasciate nel camion con il riscaldamento acceso. Anche i dispositivi su cui il team ha fatto affidamento hanno risentito delle condizioni atmosferiche. Sul retro dei tablet sono stati applicati dei cuscinetti riscaldanti per evitare che diventassero poco reattivi. È stata necessaria anche una combinazione di scaldamani e guanti senza dita, per manovrare delicatamente gli stick di controllo e toccare le schermate senza che le mani si intorpidissero. Subito dopo il decollo, i droni hanno dovuto sostare per alcuni minuti per riscaldare le batterie e consentire al sensore della telecamera di adattarsi alla temperatura ambientale.
La seconda fase dell’iniziativa ha previsto che gli studenti unissero le immagini e le sovrapponessero a una mappa GIS. Combinando le foto di ogni struttura con una firma termica che riflette la sua perdita di calore, sono stati in grado di scoprire una correlazione tra l’età dell’edificio e la quantità di perdite termiche.
I migliori droni per le ispezioni termiche dei tetti
Se state pianificando la vostra iniziativa di mappatura termica, avrete bisogno di un drone capace, robusto, efficiente dal punto di vista energetico e compatibile con i carichi utili a infrarossi. Consigliamo tre velivoli per l’acquisizione di dati termici in scala.
Mavic 3T
Il Mavic 3T è la più piccola soluzione di mappatura termica di DJI, con telecamere termiche e visive ad alta risoluzione. Il suo sensore a infrarossi da 640×512 px si combina con il posizionamento RTK a livello centimetrico per missioni di mappatura termica accurate. Questo velivolo è veloce da installare, facile da pilotare, leggero e offre un tempo di volo massimo di 45 minuti.
Matrice 30
Il Matrice 30 è il perfetto equilibrio tra potenza e portabilità. Ha prestazioni da fotocamera ammiraglia con la resistenza alle intemperie e l’adattabilità all’ambiente che ci si aspetta da un Matrice, il tutto in una struttura aerea compatta.
Matrice 300 + H20T
Il Matrice 300 RTK è la piattaforma industriale di punta di DJI. È in grado di operare in ambienti e condizioni meteorologiche estreme. Con 55 minuti di volo, rilevamento degli ostacoli in sei direzioni e compatibilità con le opzioni di carico utile più avanzate di DJI, questo robusto velivolo non vi deluderà. L’H20T è un carico utile multisensore che comprende una telecamera zoom da 20 MP, una telecamera wide da 12 MP, un telemetro laser da 1200 m e una telecamera termica da 640×512 px. È ideale per le missioni di mappatura termica in condizioni difficili.
Droni termici e un futuro più verde
L’iniziativa di mappatura termica di Warren è un esempio perfetto di come la tecnologia dei droni possa potenziare le comunità e informare le decisioni sull’efficienza energetica. Naturalmente, il progetto è stato favorito dalla presenza di servizi pubblici di proprietà della città e di un’università vicina piena di studenti che hanno bisogno di fare esperienza con gli UAS. Ma questo non significa che i suoi elementi fondamentali non siano ripetibili per le comunità di tutto il mondo.
Infatti, il progetto è stato ispirato dalla partecipazione di Warren al Climate Smart Cities Partnership. Missioni di mappatura simili sono state effettuate ad Arnsberg, in Germania (città partner di Warren) e i due hanno confrontato i risultati.
La sostenibilità energetica non è mai stata così importante e la mappatura termica è solo uno dei modi in cui i droni possono sostenere gli sforzi ambientali e gettare le basi per un futuro più verde.