MTR100: Fünf "Ones to Watch"

Saipems Hydrone R - im Fleisch und bereit für Tests in der realen Welt. Bild von Saipem.

BOLT Lifesaver installiert @ WETS. Bildnachweis - Pacific Marine Energy Center.

Previous Next

Für Marine Technology Reporters (MTR) 14. Jahresbericht "MTR100" - ein Blick auf 100 Innovatoren und Technologien im Unterwasserraum - berichtet Elaine Maslin, Chefredakteurin von MTR , über fünf Unternehmen und Technologien, die für den Rest von 2019 und 2018 eine besondere Aufmerksamkeit verdienen darüber hinaus. Die vollständige Ausgabe finden Sie unter https://magazines.marinelink.com/nwm/MarineTechnology/201907/

Blaue Logik: Beginn einer neuen Ära
Völlig neue Betriebsmodi betreten den Unterwasserbereich für Öl- und Gasoperationen, und die verwendeten Werkzeuge könnten auch im gesamten Meeresraum eingesetzt werden.

Es wurde ein U-Boot-Weltraumrennen genannt - und es ist ein bisschen wie eine Mars-Mission, mit ähnlichen Kommunikationsherausforderungen und Fragen rund um die Stromversorgung. Verschiedene Spieler arbeiten daran, dies zu verwirklichen. Die Idee ist, Fahrzeuge unter Wasser zu haben, wodurch die Notwendigkeit für bemannte Überwasserschiffe und die durch schlechtes Wetter verursachten Einschränkungen für den Start und die Bergung beseitigt werden. Elaine Maslin wirft einen Blick auf fünf Unternehmen, die in diesem Bereich tätig sind.
Eine davon ist Blue Logic in der Nähe von Stavanger in Norwegen. Blue Logic ist zwar nicht das einzige Unternehmen, das induktive Unterwasser-Steckverbinder herstellt (WiSub in der Nähe von Bergen ist ähnlich), hat sich jedoch intensiv mit dem Aufbau eines wichtigen Teils der Infrastruktur befasst, der es so genannten residenten Unterwasserfahrzeugen ermöglicht, über lange Zeiträume unter Wasser zu bleiben Inspektions- und Interventionsmaßnahmen. Dies ist die Unterwasser-Dockingstation (SDS) für das Unterwasser-Interventionsdrohnen-Konzept von Equinor (UiD - eine Marke von Equinor). Bisher wurden zwei gebaut, von denen eines in 365 m Wassertiefe vor der Küste von Trondheim in einem offenen Testlabor der Norwegischen Universität für Wissenschaft und Technologie (NTNU) installiert wurde und eines auf dem Aasgard-Feld vor der Küste Norwegens installiert werden soll ein Abstecher nach Schweden, wo er mit einem Saab Seaeye Sabertooth AUV gezogen wurde. Equinor hat nicht nur die Erstellung dieser Sicherheitsdatenblätter ausgelagert, sondern das Design auch frei verfügbar gemacht - weil alle Fahrzeughersteller es verwenden sollen (Open Innovation).

Die Gründer von Blue Logic stellten 2006 nach zwölfjähriger Arbeit ihren ersten induktiven Steckverbinder für die Strom- und Hochgeschwindigkeitskommunikation her. Im Jahr 2010 gründeten sie Blue Logic. Seitdem hat das Unternehmen seine induktiven Steckverbinder für die Übertragung von Strom und Kommunikation sowie neue Stromversorgungsalternativen von 50 W bis 2,3 kW mit Ethernet- und seriellen Kommunikationsgeschwindigkeiten von bis zu 80 Mbit / s bzw. 230 Kbit / s verbessert . Es arbeitet auch an einem 9,2-kW-Anschluss der nächsten Generation sowie an anderen Arten von mechanischen und hydraulischen Anschlüssen für Drohnen.
Blue Logic hat auch ein neues Drehmomentwerkzeug für AUVs und ROVs entwickelt. Das bisherige Drehmomentwerkzeug wog 23 kg im Wasser, was für ein Fahrzeug wie den Eelume-Schlangenroboter zu schwer gewesen wäre, sagt Helge Sverre Eide, Business Manager von Blue Logic. So arbeitete Ingenieur Lars Gunnar Hodnefjell an einer leichteren Version - tatsächlich 7,5 kg (Verbesserung des Weltrekords um 50% Gewichtsreduzierung) - mit Titan und Kunststoff und einem Drehmoment von 3000 Nm. Es wurde seitdem von der Eelume verwendet, die im Rahmen eines angebundenen Versuchs das SDS in Asgard testen soll.

"Damit dies jedoch wirtschaftlich ist (Fahrzeuge, die unter Wasser ansässig sind), muss der Arbeitsumfang für Drohnen erweitert werden", sagt Eide. „Sie benötigen also neue Werkzeuge und müssen das Unterwasser-Produktionssystem anpassen oder ändern. Sie müssen beide Seiten der Gleichung ändern. Neue Werkzeuge müssen leicht sein, damit eine Drohne sie fliegen kann. Unterwasserwartung von Systemen muss auf kleinere Teile umgestellt werden, um Sensoren und andere Komponenten mithilfe von Drohnen auszutauschen. “

Das aktuelle SDS-Design verfügt über zwei 2-kW- und zwei 50-W-Blue-Logic-Anschlüsse und einen 250-W-WiSub-Anschluss, Markierungen (AruCo und ChaRuCo), die Drohnenkameras erkennen und anhand derer sie ihre relative Position zu ihnen bestimmen können, sowie eine akustische Positionierung von Water aus Trondheim Verknüpft. Zukünftig könnte das Magnetfeld des induktiven Steckverbinders von Blue Logic auch genutzt werden, um die Drohne zum SDS weiterzuleiten, so Eide.
Blue Logic gehört zur Subsea Wireless Group (SWiG), die daran arbeitet, auch die drahtlose Kommunikation unter Wasser zu standardisieren.

Saab Seaeye: Wirklich
Saab Seaeyes Sabertooth während einer Demo mit der U-Boot-Dockingstation von Equinor. : Saab Seaeye. Der schwedische Saab Seaeye ist seit mindestens 10 Jahren einer der Fahrer auf der Fahrzeugseite.

Das Unternehmen hat rund 50% des Weltmarktes für ferngesteuerte Elektrofahrzeuge (ROVs) und lieferte mehr als 1000 elektrische autonome Unterwasserfahrzeuge (AUVs) sowie ROVs und Hybridfahrzeuge. Anfang dieses Jahres hat Saab Seaeye während seiner eRobotics-Frühlingskampagne die Fähigkeit des Sabertooth AUV demonstriert, sicher und kontrolliert an einer entfernten stationären Dockingstation anzudocken, um auf Werkzeugpakete zuzugreifen, Daten aufzuladen und zu übertragen, einschließlich neuer Missionen Pläne, mit Blue Logic induktiven Steckverbindern. Dies könnte automatisch erfolgen, ohne dass eine menschliche Kontrolle erforderlich ist.

Im Juni führte das Unternehmen Docking-, Lade- und Kommunikationsvorgänge mit dem SDS von Equinor im schwedischen Vatternsee durch. Während der letzte Teil des Andockens während dieser Übung über halbautomatische Steuerungen erfolgte, könnte das Fahrzeug mit ein wenig Programmierung autonom andocken, sagt Jan Siesjö, Chefingenieur bei Saab Seaeye.

Das Unternehmen arbeitet seit mehr als 10 Jahren an diesem Konzept und entwickelt die fortschrittlichen Leistungs- und Steuerungssysteme des Sabertooth mit einer Nennleistung von 3000 m. Die Idee wurde seitdem von ENI unterstützt, während parallele Entwicklungen in der induktiven Unterwasser-Lade- und Datenübertragungstechnologie und in der Unterwasser-Videokommunikation sowie die Entwicklung standardisierter Docking-Stationen dazu beigetragen haben, dass der Markt aufholte.

„Es ist das einzige autonome Schwebesystem, das sowohl im AUV- als auch im ROV-Modus betrieben werden kann und Verbindungen sowohl in der horizontalen als auch in der vertikalen Ebene verarbeitet“, sagt Peter Erkers, Vertriebsleiter bei Saab Seaeye. "Und es ist das einzige Fahrzeug auf dem Markt, das an schwer zugänglichen Orten eine langfristige Aufenthaltserlaubnis hat."

Saab Seaeye hat auch an anderen Systemen gearbeitet, beispielsweise an der Fernbedienbarkeit seines leichten Leopard-ROV von Weltklasse. In Zusammenarbeit mit Boeing führte das Unternehmen Versuche über eine Satellitenverbindung in den USA durch, steuerte das ROV, um Manipulatorarbeiten durchzuführen, Stecker zu verbinden, Missionen zu fliegen und Wegpunkte zu kontrollieren. Selbst wenn die Latenz auf bis zu drei Sekunden verkürzt wurde und die Datenraten "durcheinander" waren, hat das System immer noch eine gute Leistung erbracht, sagt Siesjö.
Unterdessen arbeitet Saab Seaeye auch an einem vollwertigen elektrischen Manipulator für die Arbeiterklasse. Die Testarbeiten sind noch nicht abgeschlossen, und es ist geplant, dem Markt im nächsten Jahr mehr zu präsentieren. Das Unternehmen hat auch 3D-Simultanlokalisierungs- und Kartierungstechnologien entwickelt und verfolgt, die auf einem vor einiger Zeit in Saab entwickelten In-Stereo-Kamerasystem basieren.

Saipem: Vom Konzept zur Realität
Ein anderer Fahrzeugführer hat sein neues System getestet. Saipem mit seiner Hydrone. Im Juni startete der Hydrone R einen sechsmonatigen Test in Saipems Unterwasser-Spielpark in der Nähe von Triest im Nordosten Italiens. Später im Jahr oder Anfang nächsten Jahres wird das FlatFish-Design voraussichtlich auch im Vorfeld von Tiefseeversuchen im Jahr 2021 eingesetzt. Flatfish ist von Shell lizenziert (das die BG Group gekauft hat, die wiederum den FlatFish entwickelt hat) Konzept mit brasilianischen und deutschen Institutionen).

Hydrone gehört in der Tat zu einer Familie von Unterwasser-Elektrofahrzeugen - von Fahrzeugen der ansässigen Arbeiterklasse bis hin zu Hybrid-AUVs mit Stationserhaltungsfunktionen, die von Echtzeitsteuerung und -kommunikation mit hoher Bandbreite bis hin zu Akustik mit geringer Bandbreite und autonomem Betrieb reichen als ein Fahrzeug zu haben, das alles kann. Die Entwürfe umfassen sowohl Systeme für den Meeresboden als auch Systeme für den Oberflächeneinsatz, z. B. von einem Schiff oder einem schwimmenden Produktionssystem.

Hydrone R (für Anwohner) ist das erste Produkt, das auf den Markt kommt. Es wird als hybrides ROV mit AUV-Fähigkeiten beschrieben, dh es verfügt über Manipulatoren für Interventionsarbeiten und kann an einem Halteseil (bis zu einem Radius von 300 m) arbeiten, aber auch Entfernungen zwischen Unterwasserfeldern, die nicht an ein AUV gebunden sind, wie z Stefano Meggio, Technischer Manager von Subsea Robotics bei Saipem, sagte zu Beginn dieses Jahres in Oslo zu der Konferenz energy: connected (auch bekannt als Subsea Valley). Bei einer Nennweite von 3.000 m kann die Maschine 8 bis 10 Stunden ohne Halteseil betrieben werden. Bei Rückkehr zur gleichen Basis sind es 10 km oder 20 km, wenn sie zu einer anderen Basis wechselt.

Saipem entwickelt auch eine Reihe von HyTool-Kufen, die für alle seine Fahrzeuge geeignet sind, damit diese unter Wasser ausgetauscht werden können. Es entwickelt auch HyBases. Dockingstationen, die eingesetzt würden, um eine Kommunikationsschnittstelle über ein Unterwasserproduktionssystem oder an Land mit einer direkten Verbindung oder über ein Oberflächenschiff bereitzustellen, und Zugang zu diesen austauschbaren Nutzlasten, sofern erforderlich. Darüber hinaus würde ein HyLars, eine fliegende Garage, die von einem Oberflächenwirt (möglicherweise unbemannt) bereitgestellt wird, eine Garage bereitstellen, die unter Wasser hängt oder am Meeresboden zum Wiederaufladen oder zur Wiederherstellung bereitgestellt wird. Dann könnte HyBuoy mithilfe einer Boje mit erneuerbarer Energieerzeugung, bei der keine Unterwasserinfrastruktur verfügbar ist, einem Hybase auf dem Meeresboden Strom und Kommunikation bereitstellen.

Es gibt auch das HyVessel-Konzept, ein autonomes Überwasserschiff, mit dem das Unterseesystem auf die Situation aufmerksam gemacht und eine Überwachungsfunktion für ein Onshore-Kontrollzentrum bereitgestellt werden kann.

Meggio sagt, dass die kommerziellen Lösungen für das Aufladen und die Unterwasserkommunikation - "akustisch, optisch oder was auch immer der Markt bringen wird" - jetzt auf dem Markt sind. "Es geht nur darum, sie zu integrieren." Dann geht es nur darum, sie zu integrieren.

OPT: Autonomie stärken
Der PowerBuoy ist bereit für den Offshore-Einsatz und für Premier Oil bestimmt. Bild von OPT. In einigen Fällen haben ansässige Unterwasserfahrzeuge möglicherweise keinen Zugang zu Strom, sodass möglicherweise alternative Stromquellen erforderlich sind.
Ocean Power Technologies (OPT) mit Sitz in New Jersey, USA, war ein führendes Unternehmen in diesem Bereich und arbeitete mit dem italienischen Ölkonzern ENI zusammen.
Ein OPT PB3 PowerBuoy® wurde im November 2018 unter Verwendung eines Dreipunkt-Festmachersystems in der Nähe der Amelia B-Plattform von ENI an der Adria installiert und liefert dort Energie für ein Modell eines Unterwassersystems. In der Nähe wurde eine Wellenboje installiert, um die Leistung zu überwachen.

Anfang dieses Jahres hatte OPT nach eigenen Angaben die AUV-Ladefähigkeit unter Beweis gestellt und während des gesamten Testzeitraums erfolgreich Strom und Kommunikation an eine Unterwasser-Nutzlast gesendet. OPT teilte mit, dass das System als eigenständige Ladestation und Kommunikationsplattform getestet wurde.
OPT hat auch andere Ideen. Tatsächlich wurde kürzlich ein weiterer PB3 PowerBouy nach Großbritannien verschifft, bevor er in die Nordsee geschickt wurde, um für Premier Oil zu arbeiten, um eine Sicherheitszone um schwebende Bohrlöcher im Huntington-Feld zu überwachen und die Kommunikation an Land zu gewährleisten. Darüber hinaus wird geprüft, inwieweit künftig Strom für den Betrieb von Subsea-Anlagen erzeugt werden kann.

Das Unternehmen entwickelt außerdem einen Hybrid-PowerBuoy, der flüssigen Kraftstoff zur Stromerzeugung und Lithium-Ionen-Batterien verwendet, um eine kontinuierliche Spitzenleistung und Kommunikation zu gewährleisten. Dies soll mehr als 1 MWh Energie liefern (skalierbar) und bis zu 10 Jahre lang mit minimalem Wartungsaufwand betrieben werden.

Der Versuch in Italien ist Teil des MaREnergy-Projekts von ENI, das den Einsatz von Wellenenergiekonvertern zum Betreiben von Überwachungs- und Steuerungssystemen unter Wasser und zur Unterstützung des Ladens von AUVs zum Ziel hat.

Die Verwendung eines PowerBuoy, einer Punktabsorbertechnologie, die die Energie aufnimmt, die entsteht, wenn Wellen einen festgemachten Holm auf- und abschwimmen lassen. Diese Bewegung wird zur Stromerzeugung verwendet und könnte diese Energie- und Kommunikationsverbindung bereitstellen.
Das PB3-Gerät von OPT wäre für geringere Stromanforderungen geeignet, und wenn es kompliziert wäre, Strom auf andere Weise bereitzustellen, beispielsweise in abgelegenen Gebieten, und eine Umgebungsüberwachung für Engineering- und Entwicklungsvorgänge sowie die Überwachung und Steuerung von Untersee- und Oberseitengeräten mit geringem Stromverbrauch bereitzustellen. Andrea Alessi, Der Programmmanager für erneuerbare Offshore-Energie, ENI, sagte zu Beginn dieses Jahres zur Offshore-Mittelmeerkonferenz (OMC) in Italien.

Dies könnte sich sogar auf die Versorgung von elektrischen Antrieben und AUV erstrecken, einschließlich derjenigen, die das Clean-Sea-Konzept von ENI bilden, sowie auf die Schaffung von Sicherheitskabeln um Offshore-Plattformen während der Stilllegung oder anderer Aktivitäten, um die Verwendung eines bemannten Schiffes zu vermeiden.

Fred. Olsen: Ein Blitz aus heiterem Himmel
Anpassbares Überwachungspaket. Bildnachweis: Sea Engineering, Inc. Es gibt immer Möglichkeiten, Dinge anders zu machen, Fred. Olsen hat an einem Wellenenergiedesign namens BOLT gearbeitet. Es basiert auf einer schwimmenden Plattform, die über Festmacher am Meeresboden befestigt ist. Diese Festmacher sind wiederum an einem speziellen Windenprodukt befestigt, das Winden (je nach Leistungsbedarf ein bis drei) während des Seegangs ein- und auswindet. Die Wicklungsbewegung erzeugt Energie - bis zu 10 kW durchschnittlicher, exportierbarer Leistung mit einem Standardgerät in einem Hochseezustand -, die an Bord der Anlage über ein kundenspezifisches wartungsfreies Getriebe und einen Standard-Siemens-Generatorsatz in Strom umgewandelt wird Laut dem Manager von BOLT Sea Power handelt es sich um ein Design, an dem seit mehr als 12 Jahren gearbeitet wird, das jedoch bereits Erfahrung im Betrieb vor der Küste Norwegens, Großbritanniens und im Pazifik (an einem Standort der US Navy vor Hawaii) hat. Eine seiner nächsten Aufgaben ist die Bereitstellung einer Plattform für eine temporäre 4G-Basisstation in der Nordsee in Zusammenarbeit mit dem Kommunikationsunternehmen Tampnet, um den Feldbau zu unterstützen.

Die zum Antrieb der Winden verwendeten Leitungen sind UV-beständig (Sonnenlicht) und resistent gegen Meeresbewuchs. Laut Hjetland erzeugt das System bei relativ ruhiger See immer noch Strom. Ein System mit einer Winde hätte einen Durchmesser von nur 5 m und ein Gewicht von 10 t, wobei sich an Bord bis zu 500 kW Energiespeicher befinden.
Zu den Versuchen gehörten Operationen mit dem US Naval Facilities Engineering Command, bei denen externe ozeanografische Unterwassersensoren - einschließlich Kameras und Sonarsysteme -, die zuvor von einem 30 m langen Testliegeplatz des Wave Energy Test Site (WETS) der Marine vor der Küste des Marine Corps verkabelt wurden Basis Hawaii, in der Nähe von Kaneohe, auf Oahu.

Das System enthielt auch eine Unterwasser-Lösung zur Datenerfassung und berührungslosen Energieübertragung, die zum Laden von AUVs geeignet ist und vom in Seattle ansässigen Startup WiBotic entwickelt wurde. Ein Teil dieses Projekts testete auch die Fähigkeit, Strom durch die Winde / Festmacher selbst zu übertragen, wodurch die Notwendigkeit eines Stromverbrauchers für die Versorgung von Unterwasserleitungen entfällt.

„Wir arbeiten nächstes Jahr mit Tampnet zusammen, um einen schwimmenden, eigenständigen 4G-Mast bereitzustellen, indem wir ein Glasfaserkabel aus dem vorhandenen Netzwerk von Unterwasser-Glasfaserkabeln ziehen und dann während der Bauphase vor Ort einen Kommunikationsdienst übertragen, wenn die Kommunikation nicht anderweitig verfügbar ist.“ Hjetland. Die schwimmende Struktur wird auch Sonnenkollektoren beherbergen. Die konkrete Baustelle steht noch nicht fest - es kann sich um Öl und Gas oder um erneuerbare Energien handeln.

"Es könnte auch eine Plattform für fliegende Drohnen sein, von der aus Windparks auf Fischfarmen inspiziert werden können", fügt er hinzu. Für Öl und Gas können Standalone-Stromversorgung und Kommunikation Ladeleistung und Steuerungsleistung bieten. Eine UiD-Dockingstation kann überall dort installiert werden, wo Strom und Kommunikation verfügbar sind. “