Drönare gör det säkrare och effektivare

Joakim Smedlund tittar in i kraftverkstunnelns brant stigande, svarta svalg. Surret från drönarens elektriska motorer blir allt svagare i takt med att den avlägsnar sig på sitt uppdrag och snart syns det blåaktiga ljuset från den inbyggda laserscannern inte alls.  Nu har styrenheten Joakim håller ingen funktion. Drönaren med sin utrustning, värd 1,5 miljoner kronor, är uppslukad av mörkret.

– När tiden går och all radiokontakt med maskinen är borta kan man inte låta bli att fundera på om vi har gjort bort oss och drönaren är kraschad någonstans långt inne i tunneln. Det kan gå mer än en halv timma. Men så dyker den upp igen och man kan andas ut.

Svart bälte i drönarflygning

Mycket har hänt under de snart 10 år som har gått sedan han började arbeta med drönare på Vattenfall, där han ingår i utvecklingsavdelningens team för digitala inspektioner.

­– De första modellerna behövde man ha svart bälte i manövrering för att klara, nu har tekniken utvecklats enormt, säger Joakim Smedlund.

Den mest avancerade drönaren klarar inte bara att undvika hinder, den kan även självständigt utforska ett område, i det här fallet en lång tunnel en kilometer in i berget. Laserskannern som är monterad används alltså både till att dokumentera tunnelväggarna och till navigering. På så sätt kan drönaren skickas ut på expeditioner helt på egen hand så länge batteriet räcker, det vill säga i över 30 minuter, och sedan hitta tillbaka igen.

En geometrisk tvilling

Tillsammans med resten av teamet befinner sig Joakim i Juktans vattenkraftverk i norra Sverige.. Uppdraget i Juktan är att mäta och skanna samt bygga en geometrisk digital tvilling av vattenkraftverkets alla delar.

Kraftverket ska byggas om och med hjälp av geometrin kan projektet dra stora fördelar i projekteringsfasen men även genom att projektdeltagare digitalt kan besöka anläggningen när som helst. Att ha en digital geometrisk tvilling av hela anläggningen kan man även dra nytta av i hela anläggningens livstid då förändringar över tid kan följas upp med mera. Modellen är uppbyggd av ett punktmoln som man kan förflytta sig i, ungefär som Google Maps gatuvyer, fast så exakt att varje avstånd kan mätas med millimeterprecision.

– Detta är examensprovet för digital inspektionsteknik och vi har använt alla de tekniska system vi hittat sista åren för att uppfylla Vattenkraftens behov och önskemål. Nyckeln här är att vi kombinerar traditionella lantmäterimetoder med nya metoder för att nå den noggrannhet som behövs, säger Anders Lindström som leder det digitala inspektions-teamet där han själv, Joakim, och övriga medlemmar ingår.

Även om tekniken kostar en hel del är den mycket billigare än alternativet att skicka in människor i farliga miljöer och behöva bygga trappor och ställningar för att komma åt och inspektera, som i det här fallet, en tunnel. Detsamma gäller inspektioner av andra anläggningar, till exempel inuti pannan på en fjärrvärmeanläggning, eller i otillgängliga områden i kärnkraftverk, som man har gjort de senaste åren.

Många användningsområden

Drönare i alla dess former har blivit en allt vanligare syn inom Vattenfalls verksamhet. De flyger, simmar eller går och är genom sin effektivitet ett viktigt medel för att påskynda omställningen till fossilfri energiproduktion.

Förutom för inspektioner på svåråtkomliga och riskfyllda utrymmen används de också för att hitta läckor i fjärrvärmenät, för att montera fågelskrämmor på kraftledningar, inom vindkraften för att inspektera eller till och med renovera turbinblad med hjälp av en reparationsrobot.

I början var det mest fokus på flygande drönare men idag används många olika typer. Som undervattensdrönare, ROV:er (remotely operated vehicle). Inom vattenkraften används de bland annat för att inspektera dammarnas isgaller, luckor, intag med mera, inom den havsbaserade vindkraften för att undersöka bottenförhållanden och mycket mer. Även på kärnkraftverk har man användning av en ROV. På Forsmark undersöktes en så kallad wet-well, en bassäng placerad i botten av reaktortanken, för att verifiera vissa mått i samband med att man skulle göra en ny design av en del av konstruktionen.

Drönarhund övervakar kärnkraftverket

Ett annat konkret projekt kopplat till kärnkraftsverksamheten är Spot, en hundliknande drönare som inom kort ska sättas i arbete, till att börja med vid en träningsanläggning intill Forsmarks kärnkraftverk.

– I nästa steg vill man använda Spot inne i kärnkraftverket, till exempel inuti turbininneslutningen eller andra radioaktiva miljöer. Där kan den patrullera och gå schemalagda ronder, upp och nerför trappor och sända informationen i form av video, bilder och mätvärden till ett kontrollrum. Mellan uppdragen laddar den batterierna i sin strålningsskyddade koja, förklarar Anders Lindström.

Säkerheten driver utvecklingen

Huvuduppgiften för Vattenfalls team för digitala inspektioner är i första hand att hitta teknik på världsmarknaden, sålla fram det som fungerar och slutligen implementera det inom de olika verksamhetsområdena. Teamet jobbar tätt med verksamheten ute i fält med tester och skarpa uppdrag.

– En stor drivande faktor för implementeringen av ny teknik är personsäkerheten, att eliminera risker för våra anställda och entreprenörer. En inspektion av en vattenväg i ett vattenkraftverk kan innebära att någon behöver hissas ner 250 meter i ett schakt för att ta bilder och notera eventuella skador. Ska man beträda en bergtunnel måste man först skicka in ett så kallat skrotningsteam som säkrar så att inga lösa stenar kan falla ner och skada någon.  Nu kan vi  istället skicka in en drönare för en första statusbedömning utan att någon behöver riskera livet, säger han.

Drönarna blir också allt mera autonoma och kan styras på avstånd. Trenden heter Remote sensing. Drone-in-a-box är namn på ett system där drönaren är utplacerad, till exempel vid ett ensligt beläget kraftverk. Där sköter den sina avsökningsronder på egen hand och återvänder sedan till sin skyddande låda för laddning i väntan på nästa uppdrag. Operatören behöver  inte ens sitta i samma land.

– I dagsläget är regelverkssidan utmaningen när det gäller autonoma flygande drönare utomhus men vi jobbar hårt för att lösa dom delarna, säger Anders Lindström.

Intelligenta drönare

Därutöver utvecklas AI tekniken snabbt. Många av oss har provat självlärande system som Chat GPT. AI används redan för att träna robotsystem vilket exponentiellt snabbat på framstegen inom området robotik säger Anders Lindström:

– AI används i själva inlärningen av rörelser men gör också att systemen kan dra egna slutsatser och fatta rationella beslut utifrån det. Inom fem år kommer vi att ha robotar omkring oss i verksamheten som vi kan tala med och resonera med. Det är ganska häftigt. Alla dessa nya system och ny teknik samlar mer data än någonsin och dagens system har svårt att hantera detta samtidigt som att utmaningar med dataklassificering växer med den ökade mängden data. Detta innebär att våra stora utmaningar ligger på IT sidan framöver, säger han.

Vattenfalls team för digitala inspektioner på plats i Juktans undre värld.