Drones maken het werk veiliger en efficiënter

Vattenfalls maandelijkse nieuwsbrief THE EDIT geeft je inzicht in de reis naar fossielvrij leven en gaat in op de klimaatuitdagingen van onze tijd. Dit artikel verscheen in THE EDIT, issue #14.

De ontwikkeling van drones heeft grote vooruitgang geboekt. In Zweden wordt een complete waterkrachtcentrale in kaart gebracht om een perfecte digitale kopie te maken.

Joakim Smedlund kijkt in het steil oplopende, zwarte gat van de tunnel van de energiecentrale. Het gezoem van de elektromotoren van de drone wordt steeds zwakker naarmate hij zijn missie vervolgt, en al snel is het blauwachtige licht van de ingebouwde laserscanner niet meer te zien. De besturingseenheid die Smedlund vasthoudt, heeft geen effect meer en de drone en zijn apparatuur ter waarde van zo'n 150.000 euro zijn in duisternis gehuld.

"Terwijl de tijd verstrijkt en het radiocontact met het apparaat helemaal verdwenen is, vraag je je onwillekeurig af of we een fout hebben gemaakt en de drone ergens diep in de tunnel is neergestort. Dat kan meer dan een half uur duren. Maar dan verschijnt hij weer en kun je opgelucht ademhalen", zegt Joakim Smedlund.

Joakim Smeklund

Zwarte band in dronebesturing

Er is veel gebeurd in de bijna tien jaar sinds hij met drones begon te werken bij Vattenfall, waar hij deel uitmaakt van het digitale inspectieteam van de afdeling Research & Development.

"De eerste modellen hadden een zwarte band nodig om te kunnen vliegen, maar nu heeft de technologie zich enorm ontwikkeld", zegt hij.

De meest geavanceerde drones kunnen niet alleen obstakels ontwijken, maar ook zelfstandig een gebied verkennen, in dit geval een lange tunnel van een waterkrachtcentrale, één kilometer de berg in. De geavanceerde laserscanner op de drone wordt gebruikt om de omgeving in kaart te brengen en te navigeren. Op deze manier kan de drone helemaal alleen op expeditie worden gestuurd zolang de batterij meegaat − meer dan 30 minuten − en daarna weer zijn weg terugvinden.

Geometrische tweeling

Samen met de andere teamleden is Joakim Smedlund bij de waterkrachtcentrale van Juktan in het noorden van Zweden. De missie is het meten, scannen en bouwen van een geometrische digitale tweeling van alle onderdelen van de energiecentrale.

De Juktan-centrale wordt herbouwd en deze digitale geometrie zal het project veel voordeel opleveren in de ontwerpfase, maar ook door projectdeelnemers in staat te stellen de centrale op elk moment digitaal te bezoeken. De beschikbaarheid van een digitale geometrische tweeling van de hele centrale kan ook voordelen hebben tijdens de hele levensduur van de centrale, omdat veranderingen in de loop van de tijd kunnen worden opgevolgd en meegenomen. Het digitale model bestaat uit een puntenwolk waarop kan worden genavigeerd, net als bij Streetview van Google Maps, maar dan zo nauwkeurig dat elke afstand tot op de millimeter nauwkeurig kan worden gemeten.

“Dit is de vuurproef voor digitale inspectietechnologie. We hebben alle technische systemen gebruikt die we de afgelopen jaren hebben gevonden, om te voldoen aan de wensen van onze waterkrachtklanten. Het belangrijkste hierbij is dat we traditionele landmeetkundige methoden combineren met nieuwe methoden om de benodigde nauwkeurigheid te bereiken", zegt Anders Lindström, die leiding geeft aan het digitale inspectieteam waar ook Joakim Smedlund en nog tien anderen deel van uitmaken.

Anders Lindström

Hoewel de technologie veel kost, is het nog steeds veel goedkoper dan het alternatief om mensen naar gevaarlijke omgevingen te sturen en trappen en steigers te moeten bouwen voor toegang en inspectie, zoals in dit geval een tunnel. Hetzelfde geldt voor inspecties van andere installaties, zoals in de ketel van een stadswarmtecentrale of in ontoegankelijke gedeelten van kerncentrales, zoals de afgelopen jaren is gedaan.

Veel toepassingsgebieden

Drones in allerlei vormen worden steeds vaker gezien bij de activiteiten van Vattenfall. Ze vliegen, zwemmen of lopen en door hun efficiëntie zijn ze een belangrijk middel om de overgang naar fossielvrije energieproductie te versnellen.

Naast inspecties op moeilijk bereikbare en gevaarlijke plaatsen worden ze ook gebruikt om lekken te vinden in stadswarmtenetwerken, om vogelverschrikkers te installeren op hoogspanningsleidingen en bij windenergie om turbinebladen te inspecteren of zelfs te renoveren met een reparatierobot.

Tien jaar geleden lag de focus vooral op vliegende drones, maar tegenwoordig worden er veel verschillende types gebruikt zoals onderwaterdrones en ROV's (remotely operated verhicle). In waterkrachtcentrales worden ze gebruikt om onder andere damroosters, luiken en inlaten te inspecteren, bij offshore wind om de conditie van de zeebodem te onderzoeken, en nog veel meer. In de kerncentrale van Forsmark onderzocht een ROV een natte put, een bassin op de bodem van het reactorvat, om bepaalde afmetingen te verifiëren in verband met het herontwerp van een deel van de constructie.

Dronehonden houden kerncentrale in de gaten

Een ander concreet project rondom nucleaire operaties is Spot, een hondachtige drone die binnenkort wordt ingezet, in eerste instantie in een trainingsfaciliteit naast de kerncentrale van Forsmark.

"Binnenkort wordt Spot gebruikt in de kerncentrale, bijvoorbeeld in het omhulsel van de turbine of in andere radioactieve omgevingen. Daar kan het patrouilleren en geplande rondes maken, trappen op en af lopen en de informatie in de vorm van video's, beelden en metingen doorgeven aan een controlekamer. Tussen de missies door worden de batterijen opgeladen in de stralingsbestendige kooi", legt Anders Lindström uit.

Veiligheid is drijfveer achter ontwikkeling

De belangrijkste taak van het team Digital Inspections van Vattenfall is het vinden van technologie op de wereldmarkt, uitkiezen wat werkt en deze uiteindelijk implementeren in de verschillende werkgebieden. Het team werkt nauw samen met de organisatie in het veld met tests en live opdrachten.

"Een belangrijke drijfveer voor de implementatie van nieuwe technologie is de persoonlijke veiligheid van onze medewerkers en aannemers. Bij inspectie van een waterweg in een waterkrachtcentrale moet iemand soms 250 meter een schacht in worden getakeld om foto's te maken en eventuele schade te noteren. Als je een rotstunnel ingaat, moet je eerst een veiligheidsteam sturen om te controleren of er geen losse stenen naar beneden kunnen vallen die iemand kunnen verwonden. Nu kunnen we voor een eerste statusbeoordeling een drone sturen zonder dat iemand zijn leven hoeft te riskeren", vertelt Anders Lindström.

Drones worden ook steeds autonomer en kunnen op afstand worden bestuurd. Deze trend wordt remote sensing genoemd. Drone-in-a-box is de naam van een systeem waarbij de drone bijvoorbeeld wordt ingezet bij een afgelegen elektriciteitscentrale. Daar voert hij zelfstandig zijn scanrondes uit en keert dan terug naar zijn beschermende box om op te laden, in afwachting van de volgende missie. De operator hoeft niet eens in hetzelfde land aanwezig te zijn.

"Momenteel is de regelgeving voor autonoom buiten vliegen met drones nog ingewikkeld, maar we werken er hard aan om dat gedeelte op te lossen", zegt Anders Lindström.

Vattenfalls Digital Inspections Team

Intelligente drones

AI-technologie ontwikkelt zich bovendien razendsnel. Velen van ons hebben zelflerende systemen zoals ChatGPT al uitgeprobeerd. AI wordt al gebruikt om robotsystemen te trainen, wat de vooruitgang op het gebied van robotica exponentieel heeft versneld.

"AI wordt gebruikt bij het daadwerkelijk leren van bewegingen, maar stelt de systemen ook in staat om hun eigen conclusies te trekken en op basis daarvan rationele beslissingen te nemen. Binnen vijf jaar werken we met robots om ons heen waarmee we kunnen praten en discussiëren. Dat is best cool. Tegelijkertijd worden met al deze nieuwe systemen en technologieën meer gegevens verzameld dan ooit tevoren en hebben de huidige systemen moeite om hiermee om te gaan, terwijl de uitdagingen van dataclassificatie toenemen met de toegenomen hoeveelheid gegevens. Dit betekent dat onze grote uitdagingen in de toekomst op IT-gebied liggen”, aldus Anders Lindström.

Foto's: Vattenfall

Bekijk ook

Zijn vleermuizen en windturbines een levensvatbare combinatie op zee?

Inzicht in het grote geheel over de bewegingen van vleermuizen boven zee is belangrijke achtergrondkennis. Hierdoor kunnen exploitanten van windparken het risico op botsingen tussen windmole...

Lees het hele artikel

De toekomst van vliegverkeer: hoe wordt de luchtvaart fossielvrij?

De menselijke drang om de verre uithoeken van de wereld te verkennen is zo oud als de tijd zelf, maar onze reislust gaat ten koste van het milieu. Van elektrische vliegtuigen tot biobrandsto...

Lees het hele artikel

Dansende schuimstaven wijzen vissen de veiligste weg

Het is al lang een uitdaging om te zorgen dat vissen veilig langs een waterkrachtcentrale kunnen komen. Vattenfall test nu samen met Cellufy een oplossing waarbij dansende staven van waterbe...

Lees het hele artikel