Einsatz von Drohnen beim Aufbau von Seilkranlinien

Drohnen werden schon seit längerer Zeit in Canada, USA und in Neuseeland als Hilfe für den Aufbau von Seilkranlinien eingesetzt (Amichev 2015; https://www.youtube.com/ watch?v=2taziRH3Sd8; 2.4.2021). Allerdings sind dort die Bedingungen oft anders als bei uns. In der Tat werden Drohnen oftmals auf Kahlschlagflächen eingesetzt. Dies erleichtert das Fliegen erheblich, da keine Hindernisse im Weg sind. 2018 hat der Verein Forêt Valais/Walliser Wald Versuche mit Drohnen gemacht. Bei den Versuchen ging es um zwei Anwendungsmöglichkeiten: Das Ausziehen des Hilfsseils und den Transport von Material. Die Entwicklung der Methode wird nun von einer Walliser Start up, Cambium, weitergeführt.

Ivan Schaffner, Christina Giesch

Hilfsseil ausziehen

Bei einer klassischen Seilkranlinie wird das Hilfsseil von Hand ausgezogen. Dabei muss die Person mit dem Seil in der Hand in gerader Linie – so wie das Seil später gespannt werden soll – den Holzschlag auf- oder ablaufen, über gefällte Bäume und beim existierenden Steilheitsgrad. Es gibt grundsätzlich die Möglichkeit, das Hilfsseil auf einer Spule am Ausgangsort zu haben und nur das Ende zu tragen. Dies aber mit dem Nachteil, dass sich das Seil in den herumliegenden Ästen verfangen kann. Dies verlangsamt die Arbeit, da das Seil wieder entwirrt werden muss. Je weiter die Person geht, desto stärker muss das länger werdende Seil nachgezogen werden. Die andere Variante ist das Hilfsseil in einem Rucksack oder einer auf einem Rucksack montierten Spule zu tragen. Somit verfängt sich das Seil nicht, aber die Person hat eine grössere Last zu tragen, die jedoch mit dem Herauslassen des Seiles nach und nach geringer wird. Die beiden Varianten, um das Seil auszuziehen, gibt es auch bei der Drohne. In Neuseeland und Canada zieht die Drohne nur das Ende des Hilfsseils, das auf einer Spule aufgerollt ist. Da es sich um Kahlschläge handelt, besteht die Gefahr, sich in Ästen zu verfangen nicht, da die Drohne genügend hoch über den Holzschlag fliegen kann. In unseren Versuchen sind wir bald darauf gekommen, dass es recht gefährlich ist, das Seil nachzuziehen: Hier müssen wir die Drohne durch eine enge Schneise manövrieren. Das Risiko, dass das Hilfsseil hängen bleibt und so die Drohne zum Sturz bringt, ist zu gross. Daher haben wir ein System entworfen, um eine Spule unter der Drohne zu montieren (siehe Abb. 1). Dieses System hat eine Sicherheit, dass in Notfällen die Spule fallen gelassen werden kann. Unsere Versuche haben auch ergeben, dass man in unseren Wäldern nur mit einer kleinen Drohne arbeiten kann. Oftmals sind die Schneisen nur 1,5 m bis 3m breit. Für grössere Drohnen wird es darin zu eng. Die Variante, oberhalb der Baumkronen zu fliegen, scheidet ebenfalls aus, da es bei engen Schneisen nicht möglich ist, das Hilfsseil auf den Boden zu bekommen, ohne dass es in den Ästen hängen bleibt. Kleine Drohnen haben jedoch nur wenig Kraft. Wir haben in unseren Versuchen mit einer handelsüblichen Drohne des Models «DJI

Abb. 1: Drohne mit Seilspule als Unterlast.

(Bild: Christina Giesch, Forêt Valais)

Mavic Pro» gearbeitet, die etwa ein Kilogramm Last tragen kann. Dadurch konnten wir nur eine leichtere Schnur gebrauchen, die ausgeflogen wird, um danach das Hilfsseil nachzuziehen. Damit wird der Zeitbedarf, bis das Hilfsseil ausgezogen ist, verdoppelt. Dies ist jedoch immer noch wesentlich schneller als die traditionelle Arbeitsweise: Wir konnten in unserer Studie (Schaffner et Giesch 2018) aufzeigen, dass die Drohne zwei bis zehnmal schneller ist, als Personen. Auch wenn man die zusätzliche Zeit für das Holen des Hilfsseiles berücksichtigt (Tabelle 1). An sieben Seillinien wur-

Seillinie 1 Seillinie 2 Seillinie 3 Seillinie 4 Seillinie 5 Seillinie 6 Seillinie 7 Länge (m) 400 250 267 366 395 501 301 Neigung ° 32 23.8 31.25 24.5 36.4 30.6 37.7 Richtung Aufwärts Aufwärts Aufwärts Abwärts Abwärts Abwärts Abwärts

Zeit Drohne

5’ (+5’) 4’ (+4’) 5’ (+5’) 3.5’ (+3.5’) 5’ (+5’) 5’ (+5’) 2.5 (+2.5’)’ Zeit Personen 2 x 28’ = 56’ 27’ 28’ 2 x 17’ = 34 ‘ 2 x 27’ = 54’ 2 x 40’ = 80’ 2 x 30’ = 60’

Tabelle 1: Vergleich zwischen der Zeit, die Personen brauchten, um das Hilfsseil auszutragen und der Zeit für den Flug der Drohne, in Klammern die zusätzliche Zeit um das Hilfsseil nachzuziehen. (Quelle: Forêt Valais)

den die Zeit, die die Forstwarte brauchten, gemessen. Es sei bemerkt, dass je nach Holzschlag, zwei Personen erforderlich waren, um das Hilfsseil auszutragen. Je länger und komplexer eine Seillinie ist, desto mehr lohnt sich der Einsatz von Drohnen. Es braucht jedoch geübte Piloten, um die Drohne sicher durch die Schneise zu fliegen.

Lasten tragen

Zurzeit wird das zum Aufbau des Seilkran benötigte Material in den Bestand getragen, mit einer Winde gezogen oder mit Hilfe des Seilkranes transportiert. Das Material zu tragen, ist sehr mühsam. Diese Methode wird vor allem bergab gebraucht. Oftmals werden die Lasten auch den Hang hinuntergeworfen, was das Material beschädigen kann. Wenn das Material mit Hilfe von einer Winde traktiert wird, muss eine Person neben der Last laufen und diese lenken. Es ist relativ schwierig, Hürden wie Baumstämme, Felsen oder dergleichen zu passieren. Die Seile können sich verheddern und es besteht die Gefahr, dass das Hilfsseil zerreisst. Da meistens drei Mitarbeiter auf dem Schlag sind, ist einer während des Transportes unbeschäftigt. In der dritten Variante wird das Material mit Hilfe des Seilkranes transportiert. Dies bedingt, dass das Tragseil gespannt werden muss und birgt das Risiko, dass das Tragseil oder die Masten bei der noch nicht vollständig aufgebauten Linie beschädigt werden. Diese Methode kann nur

Abb.2: Einsatzvorbereitung einer leistungsfähigen Drohne für Transporte bis 30 kg. (Bild: Ivan Schaffner, Cambium)

bei einem konkaven Geländeprofil angewandt werden. Bei dieser Vorgehensweise, müssen zwei der Mitarbeiter während des Transportes warten. Das Material wird in der Schneise deponiert und muss noch zum Endstandort getragen werden. Daher ergab sich in Gesprächen mit den Forstunternehmern, dass sie grosses Interesse hätten, dass man ihnen das Schleppen des Materials in den Bestand abnimmt. Grosse Drohnen können bis zu 30 kg transportieren und innerhalb von wenigen Minuten pro Rotation das notwendige Material für den Aufbau der Seilkranlinie in den Bestand bringen (Abb. 2). Wegen ihrer Grösse kann die Drohne nicht mehr im Bestand fliegen und muss das Material oberhalb der Baumkronen bis zum gewünschten Punkt bringen. Die Last ist unterhalb der Drohne mit einem Seil befestigt (Abb. 3). Das Seil muss etwas länger sein als die Bäume hoch sind, damit die Drohne stets oberhalb der Baumkronen bleibt und keinen Kontakt mit den Ästen hat. Auch in diesem Fall musste ein spezieller Hacken entworfen werden, der notfalls getätigt werden kann, um die Last abzuwerfen. Bei diesem Vorgehen kann ein Pilot vorgängig das Material in den Bestand fliegen und zwei Mitarbeiter können die Seilkrananlage montieren, ohne dass ein Mitarbeiter untätig bleibt. Diese Methode hat folgende Vorteile: – Der Aufbau der Seilkrananlage ist viel schneller (in unseren Versuchen war die Drohne 1,5 bis 2 mal schneller) und die Fixkosten werden gesenkt; – In den meisten Schlägen, kann ein Mitarbeiter im

Prozess gespart werden; – Das Material kann schon in den Bestand gebracht werden, bevor der Seilkran eintrifft (keine

Maschinenwartezeitkosten); – Es ist gesundheitsschonender und die Mitarbeiter sind für die Montage ausgeruhter; – Das Material wird nicht beschädigt; – Das Risiko ist geringer (die Mitarbeiter können im Bestand arbeiten, solange sie die Schneise der

Seilkranlinie meiden); – Das Material kann auch ohne Mitarbeiter vor

Ort abgeladen werden; – Die Daten aus dem Programm Seilkranprojekt können für die Programmierung des Fluges gebraucht werden; es gibt allerdings auch Einschränkungen beim Gebrauch der Drohnen; – Der Einsatz von Drohnen in den Jagdbanngebieten ist untersagt; – Der Wind muss unter 30 Km/h liegen; – Der Einsatz ist bei Regen, Schneefall und Nebel stark eingeschränkt; – Der Sonnenstand darf den Piloten nicht blenden; – Die maximale Last pro Rotation beträgt 30 Kg;

Abb.3: Transport einer schweren Last an der «Longline».

(Bild: zVg. Forêt Valais)

– Der Einsatz von Drohnen benötigt Bewilligungen.

Insbesondere, wenn die Drohne nicht auf Sicht, sondern mithilfe von Kameras geflogen wird.

Perspektiven und Schlussfolgerung

Die Firma Cambium ist heute in der Lage, Flüge mit einem Gesamtgewicht (Drohne und Last) unter 25 kg auf Sicht zu fliegen. Die Bewilligung, Lasten bis zu 30 kg auf Sicht zu fliegen, steht in Aussicht. Weiter muss die Firma noch Bewilligungen erlangen, um auch ohne Sicht, mit Hilfe von Kameras zu fliegen. Drohnen eignen sich, um das Hilfsseil auszuziehen und um Lasten in den Bestand zu tragen. Dies entlastet die Mitarbeiter von physisch anstrengender Arbeit, ist schneller und reduziert dabei die Fixkosten eines Seilschlages. Jedoch braucht es spezialisierte Piloten für diese Arbeit, die die verschiedenen Bewilligungen für den Gebrauch von Drohnen erlangt haben.

Ivan Schaffner ist Mitbegründer der Start-up Firma Cambium. Christina Giesch ist Direktorin des Waldwirtschaftsverbands Walliser Wald.

Referenzen

Amishev D (2015) New Zealand steep terrain harvesting technologies with potential application in Western Canada. Québec : FPInnovations, technical report 52, 25 p.

Schaffner Ivan et Giesch Christina (2018): Usage de drones comme aide au montage de lignes de câblegrue. Schweizer Z Forstwesen 169: 354–356.

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