Subsea Mining: Die nächste große Sache für UUVs

Mining Enabler: Der TURTLE-Lander von INESC TEC (in einem Gerätebereich und zur Wartung aufstehen). Foto: INESC TEC

Mining Enabler: Der TURTLE-Lander von INESC TEC (in einem Gerätebereich und zur Wartung aufstehen). Foto: INESC TEC

Supermesser: Ein Kongsberg Maritime HUGIN macht sich autonom auf den Weg zur See. Foto: Kongsberg Maritime

Out-of-this-world: ein UX-1-HROV. Foto: EU UNEXMIN-Projekt

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In Europa gibt es sichere Anzeichen dafür, dass der Unterwasserbergbau der nächste große Markt für autonome Unterwasserfahrzeuge (AUVs), ferngesteuerte Fahrzeuge (ROVs) und neue „Drohnen“ (HROV, DART oder TURTLE) ist. Zu den Indikatoren zählt die Beteiligung von Bergbauunternehmen, Regierungen, reichen Unterwasserakteuren und der niederländischen Baggergemeinschaft. Neue Fahrzeuge werden von Ungarn bis Hawaii entwickelt, obwohl Portugal anscheinend an vorderster Front der Kommerzialisierung von Schiffen steht.

Unter dem Abbau von Gold und Diamanten in Küstennähe werden neben dem Abbau von Gold und Diamanten zwei Aktivitäten durchgeführt: Erschließung der verbleibenden Mineralvorkommen in rund 3.000 überschwemmten und stillgelegten europäischen Bergwerken und insbesondere Mineralien in den ausschließlichen Wirtschaftszonen oder in den AWZ der Seeländer, in denen die Zielländer errichtet werden Seltene Erden oder REEs sind bekannt, zu lügen. In beiden Unternehmen herrscht eine ruhige Verzweiflung, denn REEs sind das Zeug für iPhone-Bildschirme, Militäraluminium, Hybridautos, Fernseher und die neuesten Batterien.

Betritt die Drohne. Die Europäische Union ruft ihre mechatronischen (multidisziplinären, robotergestützten) Forschungsgemeinschaften - ihre Fakultäten für Ingenieurwissenschaften und angewandte Wissenschaften - und ihre Geologen auf, um eine Lieferkette aufzubauen, die unter Wasser abbauen kann. Von der EU finanzierte Projekte, von denen es viele gibt, haben dazu beigetragen, eine neue kugelförmige Drohne namens UX-1b zu lancieren, mit der die Konturen begrenzter, versunkener Minen erfasst und überwacht werden können, und ein EU-unterstütztes Konsortium (ebenso wie die Norweger) wird ebenfalls gestartet. ein Bergbausystem, bestehend aus einem knotenkräuselnden Raupenfahrzeug, einer Start- und Bergungseinheit und einer Spezialität „Drohne“. Tatsächlich scheint die Zukunft des Unterwasserminings immer ein Raupenfahrzeug mit einem unterstützenden Cast von ROV, AUV und jetzt HROV-Begleitern zu sein.

Das EVA-Unterwasserminen-Unterstützungsschiff, ein Hybrid- oder HROV-Fahrzeug, ist Teil eines Bergbausystems, das aus einem großen 20-Tonnen-Bergbaufahrzeug und einem Start- und Bergungsboot besteht, das leicht durch ein Schiff mit Moonpool ersetzt werden kann.

„Eva wird zur Echtzeit-Pit-Modellierung und zur Unterstützung der Unterwasserschneidvorgänge verwendet und liefert visuelle und detaillierte Sonarinformationen aus verschiedenen Blickwinkeln beim Schneiden, Starten und Wiederherstellen des Bergmanns“, erklärt Alfredo Martins, leitender Forscher des INESC TEC Center für Robotik und autonome Systeme. „Diese Informationen werden in eine integrierte virtuelle Umgebung für die Bediener und Vorgesetzte eingespeist“, sagt Martins, bevor er bestätigt, dass EVA auch Offshore einsetzen kann, „entweder im AUV-Modus oder im ROV-Modus“.

Die 60-köpfige Forschergemeinschaft scheint die Drohnen für den Bergbau in Bezug auf Fahrzeugbewusstsein, Autonomie, Kontrolle und Kommerzialisierung anzuführen. Die Forscher von INESC TEC haben eine überproportionale Anzahl von Robotern für die Meeresindustrie entwickelt. Dazu gehören die DART-Tiefseeuntersuchung AUV und der autonome Tiefseeroboter TURTLE.

„Die (TURTLE) hat klare Anwendungen im Subsea-Mining, da es sich um ein spezielles AUV handelt, das längere Zeit auf dem Boden bleiben kann und sich an einen anderen Ort bewegen kann. Im Tiefseeabbau kann es entweder bei der lokalen Unterstützung von Operationen (z. B. bei der akustischen Navigationsunterstützung vor Ort oder einem AUV-Ladedock) oder beim Transport von Ausrüstung vom und zum Meeresboden an die Oberfläche eingesetzt werden. “
Nodule Cruncher: Die Mining-Maschine, die EVA unterstützen soll. Foto: Das EU-VAMOS-Projekt Eva
Während das TURTLE und das DART im Handel erhältlich zu sein scheinen, wird die EVA noch immer als Teil eines Bergbausystems von einem EU-Konsortium geprüft, das SMD, Damen, Sandvik, INESC TEC, Fugro, das Zentrum für Telematik und die BMT Group umfasst. Als wir anriefen, hatten sie EVA und alle über kommerzielle Wege nach vorn beraten. "Es war auf jeden Fall ein Erfolg", sagt Martins. „EVA enthält ein umfangreiches Set an Sensoren (mehrere Kameras, laserbasierte Lichtsysteme, mehrere Sonar-Typen) in einem vielseitigen und äußerst manövrierfähigen System. Es wurde erfolgreich in einem herausfordernden Umfeld wie dem Szenario Unterwasserbergbau unter industriellen Bedingungen eingesetzt und lieferte gleichzeitig wichtige Daten für die Planung, Überwachung, Steuerung und Kontrolle des (Bergbau-) Systems. “
Im Allgemeinen werden AUVs und ROVs zusammengenommen gesehen, um Stichprobenerhebungen, Kartierungen, hyperspektrale Fotoarbeiten (Metalldetektion), Umgebungsüberwachung, Risikobewertung, Beobachtung des Schneidprozesses und das Arbeiten als Gerätemules vom Meeresboden bis zur Oberfläche durchzuführen. Der EVA-HROV verwendet auch modernste mineralogische Sensoren oder Laserinduzierte Durchbruchspektroskopie (LIBS), um den Meeresboden oder die angehobenen Mineralien zu analysieren. Insgesamt entwickelte INESC TEC die „Wahrnehmungs-, Navigations- und Awareness-Systeme“ für das Bergbaufahrzeug und den EVA-Roboter (zusammen ein und dasselbe EU-Projekt).
Das andere AUV, das unter der Ägide der EU entwickelt wurde, ist der UX-1 (Prototyp) oder UX-1b, ein mit Lasern ausgestattetes Kugelfahrzeug, das Minenfahrzeugen beim Navigieren hilft, und Bergbauunternehmen können die Konturen einer Unterwassermine verstehen. Beeindruckend ist INESC TEC auch ein wichtiger Ausstatter für diese europaweite Forschungserfolgsgeschichte, an der 17 Konsortialpartner aus neun europäischen Ländern, darunter die Roboterentwickler SMD und BMT (UK), DAMEN (Niederlande) und SANDVIK (Deutschland), beteiligt waren.

Vielseitig: Das Offshore- und Inland-HROV, EVA. Foto: INESC TEC Subsea Wer ist wer ?
Gut finanzierte Norweger mit Schwerpunkt auf der Unterwasserwelt, die sich um die Universität von Bergen konzentrieren, haben diese Erfolge der Bergbaumaschinen sicherlich zur Kenntnis genommen. Im Vorfeld und Follow-up der 47. Underwater Mining Conference in Bergen im letzten Jahr - ja, die 47. - haben die Organisatoren die Erfolge und die Anwesenheit eines Who´s Who von Unterwasserwartungs- und Vermessungsarbeiten zur Kenntnis genommen.

Unter ihnen kündigten die Organisatoren an, dass Swire Seabed gerade einen HUGIN AUV von Kongsberg Maritime erworben hatte, nachdem er Pipeline-Inspektionsarbeiten für das Ölunternehmen Equinor durchgeführt hatte. In einer Pressemitteilung erklärte das in Singapur ansässige Unternehmen, dass es nun bereit sei, „die aktuellen Bedürfnisse der Branche zu übertreffen“. In der Tat hatte Swire Seabed Anfang 2018 die erste kommerzielle Kreuzfahrt der norwegischen Regierung begonnen, um auf dem norwegischen Festlandsockel Meeresmineralressourcen aus Kupfer, Blei und Silber zu kartieren (durch AUV-Erhebung und ROV-Gesteinsproben).

"Dies kann zu einem neuen Markt für sie werden (Swire Seabed) und möglicherweise für die gesamte Unterwasserindustrie", sagte ein Inkubator-Unternehmen, das von einem norwegischen Steuerzahler finanziert wurde (auf seiner Webseite) (passend dazu haben wir Druck gemacht, massive REE-Lagerstätten wurden gefunden) sagenhafter norwegischer Grafschaft (Telemark). Der norwegische Berater von Swire für Umfragen und AUV-Operationen wurde mit den Worten zitiert: "Unsere Ausrüstung und Kompetenz ist für diesen aufstrebenden Markt sehr gut geeignet". Er sagte, der Tiefsee-Bergbau, der als abhebbarer Startpunkt angesehen wird, erfordert meistens AUVs für die Kartierung. In der Zwischenzeit zielen bei INESC TEC und an anderen Orten, einschließlich der Universität von Hawaii, Unterwasser-Bergwerkzeuge auf die gesamte Palette von Aufgaben zur Unterstützung des Bergbaus ab.

Ops mit hohen Einsätzen
Einige kapitalstarke Bergbau- und Unterwasserakteure sind bereits in die Luft gesprungen, wenn auch hauptsächlich im Baggern von Küstengebieten. Früher als in Norwegen haben Papua-Neuguinea, Japan und die Cooke-Inseln Regeln für diese aufkeimende Industrie erlassen.
Das in Toronto notierte Unternehmen Nautilus Minerals ist maßgeblich am Bismarck Sea-Projekt Solwara 1 beteiligt, bei dem das weltweit erste große Tiefsee-Abbauprojekt in 1.600 Metern Tiefe auf Kupfer abzielt, das fast 14-mal reicher ist als das an Land. Ein großes neues Schiff wird für ein Unternehmen gebaut, das Steigrohre verwendet, um Mineralien zu heben.

Swire Seabed hat ebenfalls mit Ocean Infinity zusammengearbeitet, einem in Houston ansässigen Unternehmen zur Erforschung des Meeresbodens, das sechs HUGINs mit sechs unbemannten Oberflächenfahrzeugen (AUVs) kombinierte, um weite Bereiche des Meeresbodens mit Hilfe von Multimetrie-Bathymetrie und Echoloten zu untersuchen. untere Profiler; HD-Kameras; Leitfähigkeitssensoren; Meeresboden-Magnetometer und Lasersensoren. Wichtig ist, dass diese AUV-Nutzlasten die REE-Untersee-Mining-Suchanfragen weitgehend erfordern.

Tiefsee-Bergbautechniken werden nach großen Offshore-Anbauflächen poliert. Ocean Minerals, der Meeresforscher, sagt, dass REEs "17 chemisch ähnliche Metalle sind, die aus 15 Elementen bestehen, die als Lanthaniden plus Yttrium und Scandium bekannt sind". Sie sind aufgrund ihrer "einzigartigen magnetischen, chemischen und lumineszierenden Eigenschaften" von Wert Hersteller von Hybridfahrzeugen, Mobiltelefonen, Computern usw. Deshalb hat das Unternehmen 2017 Exklusivrechte auf 24.000 Quadratkilometern der AWZ der Cooke-Inseln erworben. Das südpazifische Land hat seit 2009 ein Seabed Mining Act, und OML wird mit seiner Seabed Mining Authority zusammenarbeiten, um die Explorationslizenzen und Genehmigungen, die seit 2013 erworben wurden, bestmöglich zu nutzen.

Das Ziel der Cooke Isles sind Meeresbodensedimente unterhalb von Knoten, die als potenzielle Quellen für REEs identifiziert werden, und Scandium, einen Aluminiumverstärker. Eine Untersuchung der Ressource ergab, dass 200 Millionen Tonnen polymetallischer Knötchen vorhanden sind. Der Fund ist möglicherweise auch die "größte bekannte primäre Kobaltressource der Welt".
AUV-Visuals: Die Benutzeroberfläche von Swire Seabed. Foto: Swire Seabed Bewährte Techniken
Das Unternehmen gibt bekannt, dass ein mehrjähriger F & E-Pakt zwischen dem (Aberdeen Proving Ground) in Maryland und Deep Reach Technology, Houston, über 180 Mio. t REEs und Sc. Es überrascht nicht, dass Norwegen im Hinblick auf die jüngsten REE-Entdeckungen angekündigt hat, dass es dem Cooke Isles-Beispiel der Erteilung von Lizenzen an qualifizierte Unterwasserbergbauunternehmen folgen wird.

Ocean Minerals 'qualifizierter Offshore-Prozess beinhaltet die Senkung von Rohren, die an Knotenernter am Meeresboden gebunden sind. Die Knoten werden gesammelt, gesiebt, getrennt und zur Überführung über ein Hubrohr zu einem Produktionsschiff als Seewasseraufschlämmung konzentriert. Ein weiteres Rohr, das an das Liftrohr angrenzt, führt das Meerwasser zurück in den Ozean. Der Tiefsee-Bergbau kombiniert also die Technologie und Erfahrung von Offshore-Öl und Gas (Riser, Umbilical, Vermessungen und "Drohnen") mit der Erfahrung von Baggerarbeiten. Nearshore-Diamanten- und Goldbergbau und landgestützte Bergbauindustrie.

"Es ist im Moment eine relativ kleine Branche, aber mit Wachstumspotenzial", sagt Richard Mills, Vertriebsleiter von Marine Robotics bei Kongsberg Maritime. Es ist zwar klar, dass Kongsbergs nutzlastreiche, torpedoförmige AUVs als Vermessungsfahrzeug vor und nach der Nutzung von Nutzen sein werden, aber es könnte auch eine Unterwasserminenrolle in Verbindung mit den Baggern für das unheimliche Unternehmen Eelume ROV geben.

Inzwischen haben Swire Seabed und seine Mitarbeiter Ocean Infinity mehr als ein Dutzend HUGIN-AUVs im Einsatz und führten die Mineralienkreuzfahrt des norwegischen Petroleum Directorate durch. HUGINS, das Vermessungsarbeiten durchführt, könnte in der Vorbereitungsphase des Unterwasser-Bergbaus immer die Führung vor der Küste übernehmen. „Wir wissen nicht immer, was unsere Kunden mit den Fahrzeugen machen“, sagt Mills.

Sobald das Bergbau beginnt, handelt es sich um ROVs und HROVs wie EVA oder TURTLE. Letzteres ist, dass INESC TEC die künftigen Kosten für den Abbau des Meeresbodens antizipiert: Der vielseitige TURTLE-Roboter-Lander benötigt keine speziellen Startgeräte, er bewegt sich autonom und kann ohne kostspielige Unterstützung für Schiffe gewartet werden.