Energiatekniikka

Droonit tekevät likaisen työn

Julkaistu: 2024-06-26 Päivitetty: 2024-07-03 kl. 09:48

Droonit tekevät likaisen työn

Itseohjautuvat droonit navigoivat kilometrejä pitkissä pimeissä tunneleissa ja varmistavat tarkan dokumentoinnin. Samalla ne parantavat henkilöstön turvallisuutta. 

Juktanin vesivoimalaitoksessa Pohjois-Ruotsissa Joakim Smedlund katsoo  tunnelin jyrkästi nousevaan, mustaan kitaan. Droonin sähkömoottoreiden surina heikkenee sen lähtiessä suorittamaan tehtäväänsä, ja pian sisäänrakennetun laserskannerin sinertävää valoa ei näy ollenkaan. Smedlundin kädessä oleva ohjausyksikkö ei enää toimi, ja noin 150 000 euron arvoisen droonin nielee pimeys.

3x2-1000-w-joakim-smedlund

- Kun aika kuluu ja radioyhteys laitteeseen katoaa, ei voi olla miettimättä, olemmeko tehneet virheen ja drooni makaa syvällä tunnelissa törmänneenä johonkin. Tämä voi kestää yli puoli tuntia. Mutta sitten se ilmestyy uudelleen, ja voi huokaista helpotuksesta, Joakim Smedlund sanoo.

Mustan vyön taidot tarpeen

Paljon on tapahtunut lähes kymmenen vuoden aikana siitä, kun hän aloitti työskentelyn droonien parissa Vattenfallilla tutkimus- ja kehitysosaston digitaalisista tarkastuksista vastaavassa tiimissä.

- Ensimmäiset mallit vaativat suorastaan mustan vyön taitoja, jotta niitä pystyi ohjaamaan, mutta nyt tekniikka on kehittynyt valtavasti, hän sanoo.

Kehittyneimmät droonit eivät pelkästään väistä esteitä, vaan ne tutkivat myös itsenäisesti aluetta, tässä tapauksessa pitkää vesivoimalaitoksen tunnelia kilometrin syvyydessä vuoren sisällä. Drooniin asennettu laserskanneri dokumentoi ympäristöä ja navigoi. Näin drooni voidaan lähettää matkaan yksinään niin kauan kuin akku kestää - yli 30 minuuttia - ja sitten se löytää tiensä takaisin.

Geometrinen kaksoiskappale

Joakim Smedlund tiimeineen on Juktanin vesivoimalaitoksessa Pohjois-Ruotsissa. Tehtävänä on mitata, skannata ja rakentaa voimalaitoksesta geometrinen digitaalinen kaksoiskappale.

Juktanin voimalaitos on tarkoitus uudistaa, ja hanke hyötyy suuresti digitaalisesta geometriasta suunnitteluvaiheessa, mutta myös siten, että hankkeen osallistujat voivat milloin tahansa käydä digitaalisesti voimalaitoksessa. Digitaalinen malli koostuu pistepilvestä, jossa voi navigoida kuten Google Mapsin katunäkymissä, mutta niin tarkasti, että jokainen etäisyys voidaan mitata millimetrin tarkkuudella.

- Tämä on digitaalisen tarkastusteknologian "happotesti", ja olemme käyttäneet kaikkia viime vuosina löytämiämme teknisiä järjestelmiä täyttääksemme vesivoimaosastomme tarpeet ja toiveet. Tärkeää on, että yhdistämme perinteiset mittausmenetelmät uusiin menetelmiin saavuttaaksemme vaadittavan tarkkuuden, sanoo Anders Lindström, joka johtaa digitaalista tarkastustiimiä, johon kuuluvat hänen lisäkseen Joakim ja noin kymmenen muuta henkilöä.

3x2-1000-w-anders-lindstrom-vattenfall

Vaikka teknologia maksaa paljon, se on silti huomattavasti edullisempaa kuin vaihtoehto, jossa ihmiset lähetetään vaarallisiin paikkoihin ja rakennetaan portaita ja telineitä sisäänpääsyä ja tarkastusta varten, kuten tässä tapauksessa tunnelissa. Sama pätee muidenkin laitosten tarkastuksiin, kuten kaukolämpölaitoksen kattilan sisällä tai vaikeasti saavutettavissa olevilla ydinvoimalaitosalueilla, kuten on tehty viime vuosina.

Monia käyttöalueita

Drooneista on tullut tuttu näky Vattenfallin toiminnoissa. Ne lentävät, uivat tai kävelevät, ja niiden tehokkuus tekee niistä tärkeän keinon fossiilittomaan energiantuotantoon siirtymisen nopeuttamiseksi.

Vaikeasti saavutettavien ja vaarallisten alueiden tarkastusten lisäksi niitä käytetään myös vuotojen etsimiseen kaukolämpöverkossa, variksenpelättimien asentamiseen voimajohtoihin ja tuulivoimassa turbiinilapojen tarkastamiseen tai jopa kunnostamiseen korjausrobotin avulla.

Kymmenen vuotta sitten keskityttiin enimmäkseen lentäviin drooneihin, mutta nykyään käytetään monenlaisia, kuten vedenalaisia drooneja ja ROV-laitteita (etäohjattavia ajoneuvoja). Vesivoiman ollessa kyseessä niitä käytetään tarkastamaan padon jääritilöitä, luukkuja ja vedenottoaukkoja, merituulivoimassa merenpohjan olosuhteiden tutkimiseen ja moniin muihin tarkoituksiin. Forsmarkin ydinvoimalaitoksessa ROV tarkasti märkäkaivon, altaan, joka on sijoitettu reaktorin alapuolelle, tiettyjen mittojen varmistamiseksi rakenteen uudelleensuunnittelun yhteydessä.

Droonikoirat valvovat ydinvoimalaa

16x9-dog-drone

Toinen konkreettinen hanke, joka liittyy ydinvoimaloihin, on Spot, koiran kaltainen drooni, joka otetaan pian käyttöön Forsmarkin ydinvoimalaitoksen viereisessä koulutuskeskuksessa.

- Pian Spotia käytetään myös ydinvoimalan sisällä, esimerkiksi turbiinin suojuksessa tai muissa radioaktiivisissa ympäristöissä. Siellä se voi partioida ja tehdä aikataulutettuja kierroksia, kävellä ylös ja alas portaita ja välittää tietoa videon, kuvien ja mittausten muodossa valvontahuoneeseen. Tehtävien välillä se lataa akkunsa säteilysuojatussa kopissaan, selittää Anders Lindström.

Turvallisuus ohjaa kehitystä eteenpäin

Vattenfallin digitaalisista tarkastuksista vastaavan tiimin päätehtävä on löytää uusia teknologioita, seuloa niiden joukosta ne mitkä toimivat ja lopulta ottaa ne käyttöön eri toiminta-alueilla. Tiimi työskentelee tiiviissä yhteistyössä kenttäorganisaation kanssa testien ja käytännön tehtävien parissa.

- Keskeinen tekijä uuden teknologian käyttöönotossa on henkilöstömme ja urakoitsijoidemme turvallisuus. Vesiväylän tarkastus vesivoimalassa saattaa edellyttää, että joku joutuu laskeutumaan 250 metriä alas kuiluun ottamaan kuvia ja merkitäkseen ylös mahdolliset vauriot. Kalliotunneliin meneminen tarkoittaa ensin turvatiimin lähettämistä varmistamaan, ettei irtonaisia kiviä putoa. Nyt voimme lähettää droonin tekemään alustavan tilannearvion ilman, että kenenkään tarvitsee vaarantaa henkeään, hän sanoo.

Droonit muuttuvat myös yhä autonomisemmiksi ja niitä voidaan ohjata etänä. Trendiä kutsutaan etävalvonnaksi. Drone-in-a-box on järjestelmä, jossa drooni sijoitetaan esimerkiksi syrjäiseen voimalaitokseen. Siellä se suorittaa skannauskierroksiaan itsenäisesti ja palaa sitten suojalaatikkoonsa latautumaan odottaen seuraavaa tehtävää. Operaattorin ei edes tarvitse olla samassa maassa.

-Tällä hetkellä sääntelypuoli on haaste autonomisten droonien lentämiselle ulkona, mutta teemme kovasti töitä ratkaistaksemme nämä osaset, sanoo Anders Lindström.

Älykkäät droonit

Lisäksi tekoälytekniikka kehittyy nopeasti. Moni meistä on kokeillut itseoppivia järjestelmiä, kuten ChatGPT:tä. Tekoälyä käytetään jo robottijärjestelmien kouluttamiseen, mikä on nopeuttanut merkittävästi edistystä robotiikan alalla, sanoo Anders Lindström:

- Tekoälyä käytetään liikkeiden oppimiseen, mutta se mahdollistaa myös sen, että järjestelmät voivat tehdä omia johtopäätöksiä ja niiden perusteella järkeviä päätöksiä. Viiden vuoden sisällä työskentelemme ja keskustelemme ympärillämme olevien robottien kanssa. Samalla kaikki nämä uudet järjestelmät ja teknologiat keräävät enemmän dataa kuin koskaan ennen, ja tämän päivän järjestelmät kamppailevat selviytyäkseen siitä, kun taas dataluokituksen haasteet kasvavat datamäärän lisääntyessä. Tämä tarkoittaa, että suuret haasteemme ovat jatkossa IT-puolella, hän sanoo.

16x9-digital-inspections-team-vattenfall

Kuvassa Vattenfallin digitaalisista tarkastuksista vastaava tiimi.

--> Lue lisää energiatekniikan projekteista

Lähde: The Edit – Drones make it safer and more efficient

Lataa pdf

Haluatko säästää tai tulostaa artikkelin? Lataa artikkeli alta niin saat sen sähköpostiisi. 

Tilaa uutiskirje