Et dybt dyk i undersøisk overvågning:Hold øje med havbunden

Norges kystlinje er fyldt med mere end tusind oliebrønde, hvoraf de fleste vil blive tilsluttet, når de ikke længere er rentable. De skal overvåges, hvis de lækker - men det er ikke nemt at holde øje med dem. En ny virksomhed tilbyder en anden tilgang, der kan hjælpe.

Undersøisk overvågning giver mange udfordringer, herunder kommunikation mellem vand og land. Trådløs kommunikation gennem vand fungerer dårligt over lange afstande, så dagens alternativ er at kommunikere gennem kabler. At placere kabler i havet kan være meget dyrt, selvom, så alternative løsninger er af interesse.

Nu, en virksomhed startet af tre kandidatstuderende fra Norges Tekniske Universitet (NTNU) er ved at udvikle en ny tilgang, der kan hjælpe forskere og virksomheder med at sende og modtage information fra deres undersøiske installationer. Virksomheden hedder Ocean Access og blev startet som et masterprojekt på NTNU School of Entrepreneurship.

"Forestil dig, at en sensor på bunden af ​​havet har opdaget en mulig gaslækage fra et lukket oliefelt, men at gasboblerne virkelig er skabt af en fisk. Vi har brug for et system, der ikke kun kan opdage lækager, men det kan også bekræfte dem, sagde Andreas Mauritzen, en af ​​virksomhedens medstiftere.

Kompliceret kommunikation

Trådløs kommunikation fungerer godt på land, men alle eksisterende undersøiske løsninger har deres ulemper. En af de vigtigste udfordringer er noget, der hedder båndbredde.

Båndbredden er forskellen mellem den højeste og den laveste frekvens, som et signal består af. Et signal med stor båndbredde kan indeholde mere information end et signal med mindre båndbredde.

"Du kan sende signaler trådløst gennem vand med akustisk kommunikation. Så får du en lang rækkevidde, men den snævre båndbredde er problematisk. Med akustisk kommunikation, du kan sende et simpelt "OK"-signal, men ikke større datasæt såsom fotos eller videoer. " sagde Mauritzen.

"Optisk kommunikation er en anden eksisterende løsning til at sende data gennem vand. Der får du en stor båndbredde, men en lav rækkevidde, " han sagde.

Med andre ord, med nutidens teknologi, du kan ikke sende større datafiler trådløst over store afstande under vand. Et signal kan sendes mellem vand og land gennem kabler, men det er dyrt. Imidlertid, ved at overføre informationen via kabler gennem vand og trådløst gennem luft, eleverne håber at skabe et effektivt kommunikationssystem.

Muligheden for at sende større datafiler, såsom billeder og videoer, er et af virksomhedens hovedmål.

Periodisk informationsoverførsel

Den nye virksomheds tilgang involverer to trin. Først, en dataindsamlingsenhed frigives fra en installation på bunden af ​​havet. Den fører et langt kabel helt op til overfladen.

Derefter, informationen vil blive sendt fra havoverfladen til land gennem luften, via satellitter eller 4G.

Når arbejdet er udført, den lille enhed vil blive trukket tilbage via kablet til dens undersøiske installation. Kablet vil blive trukket tilbage til bunden sammen med enheden, svarende til en omvendt yo-yo, hvor undervandsinstallationen svarer til den stødende hånd.

Beskyttet mod storme og søtrafik

Den informationssendende enhed vil blive programmeret til at forlade havbunden med jævne mellemrum, eller når sensorerne registrerer unormalt høje værdier. Det meste af tiden, systemet vil være beskyttet på havbunden og vil ikke blive udsat for store bølger eller stormvejr, ligesom det ville, hvis det blev placeret permanent på overfladen. At bringe det til overfladen fra sit hjem på havbunden kun, når det er nødvendigt, betyder også, at det ikke kan blive beskadiget af skibe.

På mange områder, enheden skal rejse flere hundrede meter op for at nå overfladen. Eleverne siger, at et kabel på 400 meter vil give dem mulighed for at overvåge de fleste midlertidigt forladte undersøiske brønde på den norske kontinentalsokkel. Imidlertid, på lang sigt, Grundlæggerne håber, at deres enhed vil kunne arbejde endnu dybere.

"Ved 400 meter under havoverfladen, vi vil nå stort set alle disse brønde i Norge. Men vi er lige begyndt, så 400 meter er dybt nok for tiden, " sagde Mauritzen.

Mange muligheder

Mauritzen og hans medstiftere, Fredrik Lilleøkdal og Morten Skogly, forestille sig flere anvendelsesmuligheder for den enhed, de er ved at udvikle. En kan være at overvåge midlertidigt tilsluttede oliebrønde. Da undersøiske oliefelter, der ikke længere er i brug, kan udvikle lækager, den norske regering kræver, at virksomheder holder dem under overvågning. Tilsvarende teknologien kan bruges til at passe dambrug og, over tid, undersøiske kulstoflagringsreservoirer.

En anden potentiel anvendelse er havforskning. De tre iværksættere forudser mere og mere havforskning i de kommende år. En enhed som den, de udvikler, kan stationeres i havet og indsamle store datasæt fra det samme sted over tid.

Den vej, det vil være muligt at overvåge variabler såsom iltniveauer, pH og temperatur. Det vil også være muligt at tilslutte andre typer sensorer til enheden, så brugeren kan måle den parameter, de ønsker.

Strømforsyning en udfordring

En af de største udfordringer, virksomheden står over for, er at levere strøm til deres enhed. Der er ingen stikkontakter på havbunden, trods alt, og enheden skal bruge strøm til at indsamle og overføre data. Det vil også være stationeret på havbunden i lange perioder, hvilket betyder, at strømforsyningen skal være holdbar og langtidsholdbar.

For nu, systemet er designet til udelukkende at blive drevet af en stor batteripakke. Senere , iværksætterne mener, at løsningen er at kombinere batteriet med en vedvarende energikilde, der kan producere sin egen elektricitet. En mulighed er at bruge en strømgenerator drevet af havstrømme.

Mange dele af enheden, såsom kameraer og sensorudstyr, kan købes hos eksterne producenter. Imidlertid, eleverne skal selv bygge el-generatoren. Grunden til dette er, at de allerede eksisterende enheder er for store. Det system, de udvikler, behøver kun at forsyne sig selv med en lille strømforsyning, tilstrækkelig til periodisk dataindsamling.

Op og nedture

De første seks måneder efter virksomhedens start blev udelukkende brugt til at indsamle feedback og råd fra forskellige eksperter og potentielle kunder. Konceptet blev løbende justeret og forbedret. Skogly beskriver det som at gå otte trin baglæns for hvert andet trin fremad.

I efteråret 2019, eleverne opdagede et nøglepunkt:deres kunder ønsker en enkel løsning, så chancen for uventede problemer minimeres. På samme tid, deres idé begyndte at vinde præmier. Alt i alt, eleverne og deres idé har vundet mere end NOK 350.000, eller omkring 35.000 EUR.

En af priserne blev givet til dem af energiselskabet Equinor og NTNU Energy Transition Initiative. Equinor kan blive en af ​​Ocean Accesss største kunder i fremtiden, og deres feedback på projektet har været uvurderlig. Eleverne mødtes endda med Eldar Sætre, præsident og administrerende direktør for Equinor, hvilket øgede deres motivation.

Eleverne bruger de penge, de har vundet til at bygge en prototype, udvikle grafiske illustrationer af produktet og dække omkostninger i forbindelse med patentansøgninger.

Vejen videre

Iværksætterne har også andre finansieringskilder i kikkerten:Norges Forskningsråd har en særlig pot penge, der kan give så meget som 1 million NOK.

For nylig, Ocean Access begyndte at arbejde med Kongsberg Innovasjon, en virksomhed, der tilbyder gratis ekspertise og hjælp til nogle få udvalgte iværksættere og små virksomheder.

Et produkt der er efterspørgsel efter

Selv Haug Larsen, Projektleder og adjunkt ved NTNU School of Entrepreneurship, siger, at der er god grund til, at de tre elever er nået så langt, som de er.

"Ocean Access har gjort det godt med at forstå, hvilke problemer der skal løses for hvem. De har undersøgt forskellige løsninger på problemet og har været fleksible, " sagde han. "For at en virksomhed skal lykkes, du har brug for et godt team, et godt produkt og et godt marked. Af disse tre Jeg vil sige, at markedet er vigtigst. Ocean Access skaber et produkt, der er efterspørgsel efter."

Hvorfor er undervandsovervågning så svært?

• Norges havområde som defineret af den eksklusive økonomiske zone, eller 200 sømil ud for kysten, er cirka fem gange større end sit areal.
• Havet dækker 70,8 % af jordens overflade.
• Næsten 60 % af Jordens overflade findes mere end 2000 meter under havets overflade.
• Omkring 95% af havmasserne er aldrig set af mennesker.
• Siden produktionen startede i 1971, der er udvundet olie og gas fra mere end 100 oliefelter på norsk kontinentalsokkel.
• Carbon capture and storage (CCS) er en teknologi, der fanger, transporterer og lagrer drivhusgassen CO ₂ under jorden.
• FN har listet CCS som et nødvendigt middel til at nå 2-graders klimamålet.