Kurze Antwort: ja, meistens. Eine gut konzipierte Drone-in-a-Box fliegt bei leichtem Regen, mäßigem Wind und Minusgraden. Sie fliegt nicht bei starken Böen, Starkregen oder Schnee und nicht bei gefrierendem Nebel oder gefrierendem Regen. In unserer Auswertung von zehn Jahren Wetterdaten wäre eine Drohne mit typischen Grenzwerten etwa eine von neun Stunden in Prag und eine von sechs Stunden an der Nordseeküste am Boden geblieben, nachts spürbar seltener als tagsüber.
Was begrenzt eine Drone-in-a-Box bei schlechtem Wetter?
Eine Drone-in-a-Box besteht aus zwei Teilen, die dem Wetter unterschiedlich ausgesetzt sind. Die Station steht das ganze Jahr im Freien und muss alles aushalten: Sturm, Frost, Hitze und Schnee. Die Drohne muss nur während eines Flugs mit dem Wetter zurechtkommen, hat aber viel weniger Reserven, denn sie ist leicht, akkubetrieben und wird von drehenden Propellern in der Luft gehalten. In der Praxis entscheiden diese sechs Faktoren, ob ein Flug stattfinden kann:
- Wind und Böen. Der häufigste Grund, am Boden zu bleiben. Die Landung zurück auf der Station ist der kritische Moment.
- Regen und Schnee. Begrenzt durch den Wasserschutz der Drohne und durch das, was die Kamera noch erkennen kann.
- Kälte. Verringert die Akkukapazität und verhindert sicheres Laden.
- Vereisung. Gefrierender Nebel und gefrierender Regen können einen Multikopter innerhalb von Minuten flugunfähig machen. Hier gilt ein striktes Flugverbot.
- Sicht. Nebel und tiefe Wolken halten die Drohne nicht immer am Boden, können das Video aber unbrauchbar machen.
- Hitze. Vor allem ein Problem der Station: Elektronik und ladende Akkus brauchen im Sommer Kühlung.
Was bedeuten IP-Schutzarten bei einer Drohnenstation?
Hersteller geben IP-Schutzarten nach IEC 60529 an. Die erste Ziffer steht für den Schutz gegen Staub und Fremdkörper, die zweite für den Schutz gegen Wasser. Die zweite Ziffer ist keine einfache Rangfolge, deshalb werden die Angaben leicht falsch gelesen.
| Schutzart | Staub | Wasser | Bedeutung im Freien |
|---|---|---|---|
| IP54 | Staubgeschützt | Spritzwasser aus allen Richtungen | Regen, aber kein Schlagregen und kein Abspritzen mit dem Schlauch |
| IP55 | Staubgeschützt | Strahlwasser mit niedrigem Druck (12,5 l/min) | Schlagregen; die übliche Schutzart für Stationsdrohnen |
| IP56 | Staubgeschützt | Starkes Strahlwasser (100 l/min) | Sturmregen; etwas Staub kann noch eindringen |
| IP65 | Staubdicht | Strahlwasser mit niedrigem Druck (12,5 l/min) | Schlagregen und keinerlei Staubeintritt: sinnvoll auf Baustellen, in Steinbrüchen und Solarparks |
Kommerzielle Stationen auf dem Markt sind 2026 typischerweise nach IP54 bis IP56 geschützt, ihre Drohnen nach IP55. Prüfen Sie, ob die Schutzart einer Station bei geöffnetem Deckel gilt oder nur bei geschlossenem: Am stärksten exponiert ist eine Station bei Start und Landung, wenn der Deckel offen ist.
Eine IP-Schutzart ist eine Laborprüfung an einem neuen Gerät. Sie sagt nichts über Dichtungen nach drei Wintern, Kondenswasser im Gehäuse oder Schnee, der in eine Lüftungsöffnung weht. Fragen Sie, wie die Station mit Feuchtigkeit umgeht und in welchem Intervall die Dichtungen gewartet werden müssen.
Wie viel Wind verträgt eine Sicherheitsdrohne?
Stationen auf dem Markt geben typischerweise eine Windgrenze für Start und Landung von etwa 12 m/s an (rund 43 km/h bzw. Windstärke 6 auf der Beaufortskala). Drei Faktoren senken die Grenze in der Praxis:
- Böen statt Mittelwerte. Eine Vorhersage von 7 m/s mit Böen bis 14 m/s bedeutet: kein Flug. Die Drohne muss präzise auf einer Landefläche aufsetzen, und eine Böe auf dem letzten Meter ist die Ursache harter Landungen.
- Höhe. Die Windgeschwindigkeit nimmt mit der Höhe über Grund meist zu. Ein Anemometer an der Station in 2 m Höhe kann Windstille messen, während die Drohne in 50 m gegen deutlich stärkeren Wind ankämpft.
- Standorteffekte. Gebäude, Tanklager und Containerstapel erzeugen Turbulenzen und Düseneffekte. Die Anlagen eines Windparks hinterlassen auf der windabgewandten Seite Nachlaufströmungen.
Wind kostet auch Reichweite. Eine Drohne, die gegen den Wind fliegt, verbraucht mehr Energie und muss genug Akkureserve behalten, um gegen den Wind zurückzukehren. Eine gute Missionsplanung prüft den Rückweg, nicht nur den Hinweg.
Regen und Schnee
Mit einer IP55-Drohne ist leichter bis mäßiger Regen zum Fliegen meist unproblematisch. Die Grenzen kommen von anderer Seite: Wassertropfen auf der Linse, Regenschlieren, die die Personenerkennung stören, und geringere Reichweite von Laser-Entfernungsmessern und Hindernissensoren.
Schnee ist schwieriger. Fallender Schnee macht Kameras blind, Nassschnee kann am Rumpf haften bleiben, und Schnee auf dem Stationsdeckel oder der Landefläche kann verhindern, dass sich die Station öffnet oder die Drohne landet. Deshalb beheizen Stationen ihre Deckel und Windsensoren. Die Heizung braucht viel Strom. Fragen Sie also, was noch funktioniert, wenn die Station über ihren Notstromakku läuft: Ein Stromausfall im Winter ist genau der Moment, in dem ein Standort am verwundbarsten ist.
Was macht Kälte mit Drohnenakkus?
Lithium-Akkus verlieren bei Kälte Kapazität. Die genauen Werte hängen von der Zellchemie ab und davon, wie warm der Akku beim Start ist, doch ein Viertel oder mehr Flugzeit weniger bei etwa -10 °C ist üblich, und kalte Akkus brechen unter Last zudem in der Spannung ein. Das größere Problem ist das Laden. Wird eine Lithiumzelle unterhalb ihrer Mindesttemperatur geladen, kann sich metallisches Lithium an der Anode abscheiden. Das verringert die Kapazität dauerhaft und kann interne Kurzschlüsse verursachen. Akkus in Stationen müssen zum Laden typischerweise wärmer als etwa 5 °C sein, deshalb werden sie bei Kälte von Station und Akku zuerst aufgeheizt.
Hier liegt einer der Zielkonflikte zwischen den beiden Stationskonzepten:
- Ladestationen laden den Akku in der Drohne. Im Winter muss die Drohne den Akku zuerst aufwärmen, was die Zeit bis zur erneuten Einsatzbereitschaft verlängert.
- Akkuwechselstationen tauschen den Akku gegen einen geladenen aus, der im Gehäuse bereitliegt. Ersatzakkus lassen sich auf Ladetemperatur halten, sodass die Drohne auch nach einem kalten Flug innerhalb von Minuten wieder starten kann.
Die Stationen selbst sind meist für den Betrieb bis zu einer Untergrenze zwischen -20 und -40 °C spezifiziert. Im mitteleuropäischen Tiefland sind Temperaturen unter -20 °C selten; in unseren Prager Daten kamen sie in zehn Jahren überhaupt nicht vor. Höhenlagen und Skandinavien sind ein anderes Thema.
Warum Vereisung ein striktes Flugverbot bedeutet
Gefrierender Nebel, gefrierender Sprühregen und gefrierender Regen enthalten unterkühlte Wassertropfen, die bei Kontakt gefrieren. Auf einem kleinen Propeller verändert Eis die Blattform innerhalb von Sekunden. In Vereisungs-Windkanaltests der NTNU an einem UAV-Rotor mit 381 mm bei -5 und -10 °C sank der Schub schon in der ersten Minute, während das zum Drehen des Rotors nötige Drehmoment immer weiter stieg; in einem Durchlauf überschritt der Motorstrom nach 80 Sekunden die Nennwerte des Drehzahlreglers, und der Test musste abgebrochen werden. Danach brechen Eisstücke ungleichmäßig ab und bringen den Rotor zum Vibrieren. Ein Multikopter kann nicht gleiten: Vereisen seine Propeller, stürzt er ab.
Beheizte und beschichtete Propeller werden erforscht, doch keine der heutigen Stationsdrohnen ist für Flüge unter Vereisungsbedingungen zertifiziert. Die praktische Antwort ist Erkennung: Eine Temperatur zwischen etwa 0 und -10 °C in Verbindung mit Nebel, Sprühregen oder Regen bedeutet, dass die Drohne in der Station bleibt. Eis an der Station ist ein eigenes Problem: Gefrierender Regen kann einen Deckel festfrieren lassen, ein weiterer Grund für eine Deckelheizung.
Nebel, tiefe Wolken und Dunkelheit
Nebel hält eine Drohne selten vom Fliegen ab, denn die Navigation stützt sich auf GNSS und nicht auf Sicht. Er macht sie aber nutzlos. Eine Tageslichtkamera sieht in dichtem Nebel wenig. Eine Wärmebildkamera schneidet besser ab, weil sie Wärme statt Licht erfasst, doch Wassertropfen schwächen das Signal trotzdem ab. Tiefe Wolken spielen eine Rolle, wenn die Patrouillenhöhe nahe an der Wolkenuntergrenze liegt. Dunkelheit dagegen ist für eine Sicherheitsdrohne mit Wärmebildkamera überhaupt keine Wettergrenze; die meisten Sicherheitsflüge finden nachts statt.
Wie viele Stunden im Jahr kann eine Drone-in-a-Box fliegen?
Datenblätter nennen Grenzwerte; sie sagen nicht, wie oft diese an Ihrem Standort überschritten werden. Um ein Gefühl dafür zu bekommen, haben wir zehn Jahre (2016–2025) stündlicher ERA5-Reanalysedaten für drei Standorte ausgewertet und die Stunden gezählt, in denen eine Drohne bei zwei verschiedenen Sätzen von Grenzwerten am Boden geblieben wäre:
- Typische Grenzwerte: Böen über 12 m/s, Regen ab 1 mm/h, jeglicher Schneefall, gefrierender Niederschlag oder Temperaturen unter -20 °C.
- Vorsichtige Grenzwerte: Böen über 10 m/s, Regen ab 0,5 mm/h sowie dieselben Regeln für Schnee, Vereisung und Kälte.
| Standort | Am Boden, typische Grenzwerte | nachts (20:00–06:00) | Am Boden, vorsichtige Grenzwerte | Längster Zeitraum am Boden am Stück |
|---|---|---|---|---|
| Prag (Binnenland, CZ) | 10.9% | 7.7% | 20.1% | 73 h |
| Ostrava (Binnenland, CZ) | 12.9% | 10.3% | 24.1% | 61 h |
| Bremerhaven (Nordseehafen, DE) | 17.7% | 13.1% | 31.2% | 90 h |
Wind war überall die Hauptursache: In Prag entfielen bei typischen Grenzwerten 7,5 % aller Stunden auf Böen, 2,1 % auf Schnee und 1,9 % auf Regen. Die Jahreszeiten unterscheiden sich deutlich. In Prag lag der Anteil der Stunden am Boden bei typischen Grenzwerten bei:
| Jan | Feb | Mär | Apr | Mai | Jun | Jul | Aug | Sep | Okt | Nov | Dez |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 22% | 20% | 12% | 10% | 8% | 8% | 6% | 5% | 6% | 9% | 8% | 16% |
Drei Schlussfolgerungen für die Sicherheitsplanung:
- Nächte sind ruhiger. Bodennaher Wind lässt nach Sonnenuntergang meist nach, sodass die für die Sicherheit wichtigsten Stunden auch die flugtauglichsten sind.
- Der Winter ist die schwache Jahreszeit. Rechnen Sie von Dezember bis Februar an einem Binnenstandort mit etwa einer von fünf Stunden ohne Drohne, an der Küste mit mehr.
- Schlechtwetter kommt am Stück. Stürme können eine Drohne zwei oder drei Tage in Folge am Boden halten. Ihr Sicherheitskonzept muss so lange ohne Drohne funktionieren.
So lesen Sie diese Zahlen. ERA5 ist eine Reanalyse auf einem Raster von etwa 30 km, keine Messung an Ihrem Zaun. Sie liefert Böen in 10 m Höhe, während Patrouillen höher fliegen, und sie bildet gefrierenden Nebel nicht ab, sodass Vereisung unterschätzt wird. Verstehen Sie die Zahlen als Größenordnung und als Mittel zum Vergleich von Standorten, nicht als Garantie. Nutzen Sie für einen realen Standort Daten der nächstgelegenen Station des nationalen Wetterdienstes und idealerweise die Messwerte einer ganzen Saison von den eigenen Sensoren der Drohnenstation.
Was passiert mit der Sicherheit, wenn die Drohne am Boden bleibt?
Eine Drone-in-a-Box ist eine Ebene eines Sicherheitssystems, nicht das ganze System. Wenn das Wetter umschlägt, arbeiten feste Kameras, Perimetersensoren und Wachpersonal weiter wie ohne sie. Entscheidend ist, dass alle wissen, dass die Drohne nicht kommt:
- Das System sollte vor jedem Start das Wetter prüfen und Flüge außerhalb seiner Grenzwerte ablehnen, statt die Entscheidung einem müden Bediener um 3 Uhr nachts zu überlassen.
- Bediener und Notruf- und Serviceleitstelle sollten auf einen Blick sehen, dass die Drohne am Boden bleibt und warum, damit ein Alarm direkt an Wachpersonal oder eine Kamera weitergeleitet wird.
- Jede wetterbedingte Startsperre sollte mit ihrem Grund protokolliert werden, damit Sie die tatsächliche Verfügbarkeit belegen und Grenzwerte mit der Zeit anpassen können.
- Bei Einsätzen in der speziellen Kategorie in der EU gehören Ihre Wettergrenzen in das Betriebshandbuch, auf dem Ihre Genehmigung beruht. Mehr dazu in unserem Leitfaden zu den EU-Drohnenregeln.
Wetterfragen an einen Drone-in-a-Box-Anbieter
- Welche Windgrenzen gelten für Start, Landung und Flug, und beziehen sie sich auf mittleren Wind oder auf Böen?
- Welche IP-Schutzart hat die Station bei geöffnetem und bei geschlossenem Deckel, und welche die Drohne?
- Wo liegt die Regengrenze, und gibt es eine eigene Grenze für Schnee?
- Wie erkennt das System Vereisungsbedingungen, und sperrt es Flüge automatisch?
- In welchem Temperaturbereich lässt sich der Akku laden, und wie wird er warm gehalten?
- Was funktioniert bei Notstrom weiter: Heizung, Laden, Start?
- Welche Verfügbarkeit haben bestehende Kunden in einem vergleichbaren Klima erreicht, und können sie die Protokolle vorlegen?
- Wie werden Startsperren an Bediener und die Notruf- und Serviceleitstelle gemeldet?
Wo Nestua steht
Wir entwickeln von Anfang an für mitteleuropäische Winter. Die Nestua-Drohnenstation ist nach IP65 geschützt, also staubdicht für Baustellen und Solarparks, und arbeitet mit robotischem Akkuwechsel, sodass die Akkus in der Station geladen werden statt in einer kalten Drohne. Drohne und Drohnenstation befinden sich noch im Bau, deshalb veröffentlichen wir noch keine Flugbetriebsgrenzen. Wenn wir das tun, stammen sie aus unseren eigenen Tests über einen tschechischen Winter, nicht aus dem Labor, und wir veröffentlichen sie in diesem Blog. Wenn Sie einen Standort mit schwierigem Wetter betreiben und uns beim Testen helfen möchten, sprechen Sie mit uns.
Quellen
- IEC 60529, Degrees of protection provided by enclosures (IP Code): webstore.iec.ch/en/publication/2452
- Müller, N. C. und Hann, R., UAV Icing: Experimental Analysis of Icing on a Rotor of a UAV, IWAIS 2024 (NTNU): richahan.folk.ntnu.no/Publications/2024_Müller_IWAIS.pdf
- NATO STO SCI-328, Hazards of In-flight Icing on Unmanned Aircraft: richahan.folk.ntnu.no/Publications
- Hersbach, H. et al., stündliche ERA5-Reanalyse (Copernicus Climate Change Service), abgerufen über die Open-Meteo Historical Weather API: open-meteo.com/en/docs/historical-weather-api