Mission erfolgreich abgeschlossen

Das K+S-Projektteam um Dr. Tobias Mathiak und Malena Figueroa Lanz hatte die Anforderungen an die Drohnen von Versuch zu Versuch heraufgeschraubt. Zunächst führten sie die Tests in der Grube Hattorf-Wintershall durch. Diese Drohnen flogen vorgegebene Strecken autonom ab und sammelten visuelle Informationen von Strecken und Haufwerken. In einem weiteren Schritt rüstete das Team die Drohnen mit Messtechnik aus, um Gaskonzentrationen nach der Sprengung und Wettergeschwindigkeiten an bestimmten Orten in der Grube zu messen. Auch diese Aufgabe meisterten die Drohnen erfolgreich.

Mit der dritten und letzten Testreihe hatte das Projektteam den Schwierigkeitsgrad nochmals erhöht: Die Drohnen sollten dazu befähigt werden, autonom Inspektionen in Schächten durchzuführen. Dabei stellten das eingeschränkte Platzangebot für die Drohne, die Auswahl geeigneter Sensortechnik sowie Änderungen der Wettergeschwindigkeiten im Schacht besondere Herausforderungen dar. Wegen der Neuheit und Komplexität dieses Themas wählte K+S einen Schacht mit idealen Voraussetzungen: geringe Wettergeschwindigkeiten, wenig Einbauten und gute Zugänglichkeit. Die Wahl fiel auf den Schacht Siegfried-Giesen.

Zunächst führte die Universität Luleå aus Schweden ferngesteuerte Drohnenflüge im Schacht durch und sammelte dabei zahlreiche Daten. Auf Grundlage dieser Ergebnisse entwickelte das Team die Hard- und Software der Drohne für den autonomen Einsatz im Schacht weiter. „Wir wollten die relevanten Grundlagen für die robotergestützte Inspektion in Schächten erarbeiten und testen. Das ist sehr gut gelungen,“ erzählt Dr. Mathiak. Die Feldtests und die Demonstration der Technologie verliefen vielversprechend: Erste vollständig autonome Missionen wurden erfolgreich abgeschlossen, wobei Flüge in geringen Höhen durchgeführt wurden. Die Drohnen meisterten die gesetzten Aufgaben fehlerfrei und umgingen sämtliche Hindernisse. Autonome Messungen führten sie mit Lidar- und Kamerasensoren durch. Basierend auf diesen Tests identifizierte das Team zukünftige Entwicklungsbedarfe. „Für einen operativen Einsatz muss insbesondere die Autonomie weiterentwickelt werden. Auch das Gesamtgewicht der Drohne, die Batteriekapazität und damit die Flugdauer stellen derzeit noch begrenzende Faktoren dar“, so Dr. Mathiak.

Das internationale Kooperationsprojekt NEXGEN SIMS soll neue Technologien, Methoden und Prozesse unterstützen, die einen nachhaltigeren und effizienteren Bergbau ermöglichen. Beteiligt sind neben K+S weitere Bergbauunternehmen, Ausrüstungs- und Systemhersteller sowie Universitäten. Das auf drei Jahre angelegte Projekt lief bis 30. April 2024 und wurde von der Europäischen Union gefördert. NEXGEN SIMS steht für: Next Generation Carbon Neutral Pilots for Smart Intelligent Mining Systems.

Doch nicht nur die technische Machbarkeit von autonomen Drohnenflügen unter Tage beeinflusst den Erfolg der Technologie, sondern auch die Einstellung potenzieller zukünftiger Nutzer. Deshalb führte das Team zum Projektabschluss eine Umfrage zur Akzeptanz und zum Nutzen der Technologie durch. Ein besonderer Schwerpunkt lag auf der Bewertung der Aspekte Sicherheit, Zuverlässigkeit und des Potenzials dieser innovativen Technologien. Die Umfrageergebnisse zeigen eine überwiegend positive Einstellung gegenüber robotergestützten Inspektionen. Die meisten Befragten glauben, dass diese Methoden die Effizienz und Genauigkeit von Inspektionen erheblich verbessern und eine sinnvolle Ergänzung zu traditionellen Verfahren darstellen können. Sie empfinden die Technologie als sicher und sehen unter den organisatorischen Rahmenbedingungen keine Gefährdung. Viele erwarten eine zunehmende Anwendung und Weiterentwicklung in den nächsten Jahren. 

„Autonome Systeme können zukünftig einen wesentlichen Beitrag zur Sicherheit und Effizienzsteigerung im Bergbau leisten. Das EU-Projekt NEXGEN SIMS hat durch beeindruckende Tests unter Tage den Weg für fortschrittliche Technologien im sicheren und nachhaltigen Bergbau geebnet,“ fassen Malena Figueroa Lanz und Dr. Tobias Mathiak die Ergebnisse zusammen.