Воздействие на окружающую среду морских ветряных электростанций

Как роботы помогут ограничить воздействие на окружающую среду морских ветряных электростанций
Ожидается, что расходы на глобальную морскую инфраструктуру возобновляемых источников энергии в течение следующих десяти лет составят более 16 миллиардов долларов США (11,3 миллиарда фунтов стерлингов). Это предполагает создание к 2030 году дополнительных 2,5 миллиона километров глобальных подводных кабелей.

Чтобы проложить и обезопасить эти кабели от океанских течений, необходимо вспахать морское дно и сбросить камни и бетонные «матрасы», которые служат в качестве основы для кабелей — процедуры, которые очень разрушительны для морской экосистемы, которую так многие существа называют своим домом.

Для установки ветряных электростанций на море требуется множество таких процедур с высокой степенью воздействия, которые часто выполняются без особого учета их воздействия на хрупко сбалансированную океанскую среду, от которой более 3 миллиардов человек зависят от своей пищи и средств к существованию.

Деятельность человека, в том числе создание инфраструктуры возобновляемых источников энергии, затронула более 40% поверхности океана, создав зоны мертвого океана, лишенные кислорода, цветение водорослей, наносящих вред морским видам, и разрушительную утрату биоразнообразия.

Наша миссия — делиться знаниями и принимать решения.
Если мы продолжим идти по этому пути, предсказанная революция зеленых технологий рискует нанести беспрецедентный ущерб мировому океану. Новое поколение производителей возобновляемой энергии должно оценить свое долгосрочное воздействие на окружающую среду океана, чтобы оценить, насколько на самом деле устойчивы их цепочки поставок и практики.

Поскольку в этом году ООН начинает свое десятилетие устойчивости океана, роль, которую автономные технологии могут играть в поддержке морской среды, продолжает получать признание. Мы не можем рассчитывать на внедрение устойчивых технологий без внедрения экологически сознательных практик в самом секторе возобновляемой энергетики. Вот тут-то и появляется робототехника.

Стоимость обслуживания
Около 80% затрат на содержание морских ветряных электростанций тратится на отправку людей для проведения инспекций и ремонта с помощью вертолета, техническое обслуживание вспомогательных транспортных средств, таких как лодки, и строительство морских платформ для размещения рабочих турбин. Все это увеличивает выбросы углерода. Мало того, оффшорные инспекторы также должны работать на опасной высоте и в замкнутых пространствах, и то и другое опасно.

Красная лодка приближается к ветряной турбине в море
Техническое обслуживание турбин — дело дорогое, опасное и вредное для окружающей среды. Анетт Бьерг / Pixabay
Однако объединенная команда людей, роботов и искусственного интеллекта, работающих вместе, могла бы поддерживать эту инфраструктуру со значительно меньшим воздействием на окружающую среду и большей безопасностью для людей. В эти группы могут входить люди, работающие удаленно с группами автономных воздушных и подводных аппаратов, состоящими из нескольких роботов, а также с ползучими или наземными роботами.

Трансформирующая технология
Робототехника может помочь людям взаимодействовать со сложной уязвимой средой, не причиняя им вреда. Роботы, использующие бесконтактные методы обнаружения, такие как радар и гидролокатор, могут взаимодействовать с инфраструктурой океана и окружающей его средой, не вызывая каких-либо сбоев или повреждений.

Еще более совершенная технология зондирования, известная как низкочастотный гидролокатор — технология, основанная на звуке, вдохновленная сигналами, используемыми дельфинами для общения, — позволяет обследовать такие конструкции, как подводная инфраструктура и подводные кабели в океане, без ущерба для окружающей среды.

Развернув технологию низкочастотного гидролокатора с использованием автономных подводных аппаратов (АНПА) — роботов, которые управляют собой, — мы сможем лучше понять, как такие конструкции, как подводные кабели, взаимодействуют с окружающей средой. Мы также можем помочь избежать таких проблем, как биообрастание, когда на поверхности кабелей скапливаются микроорганизмы, растения, водоросли или мелкие животные. Кабель с биологическим загрязнением может стать тяжелым, потенциально деформируя его внешние защитные слои и сокращая срок его полезного использования. АНПА могут безопасно контролировать и очищать эти кабели.

Желтая подводная лодка установлена ​​на подставке на суше.
Автономные подводные аппараты (AUV) находят множество применений, когда дело доходит до обслуживания и ремонта турбин в море. Зил / Wikimedia Commons, CC BY-SA
Над поверхностью
Роботы тоже могут помочь над водой. Когда срок службы лопастей ветряных турбин заканчивается, их часто сжигают или выбрасывают на свалку. Это напрямую противодействует подходу «экономики замкнутого цикла» — пропаганде предотвращения образования отходов и повторного использования как можно большего количества материалов, что имеет ключевое значение для достижения технологической устойчивости. Вместо этого мы можем использовать роботов для ремонта, перепрофилирования или переработки ломающихся лезвий, сокращая ненужные отходы.

Используя дроны, оснащенные передовой технологией радиолокационного зондирования, мы теперь можем видеть дефекты в турбинах, когда они начинают развиваться. Вместо использования полевых вспомогательных судов для транспортировки инспекторов турбин в море (что обходится примерно в 250 000 фунтов стерлингов в день) использование роботов-помощников для информирования о техническом обслуживании турбин экономит время, деньги и риски.

На фоне заката вырисовывается силуэт дрона, а под ним — море.
Дроны могут обеспечить людям низкоэнергетическую замену, когда турбинам необходимо оценить повреждения. Аарон Бёрден / Unsplash, CC BY
А также катти Помимо финансовых и углеродных затрат на техническое обслуживание турбин, роботы могут минимизировать неотъемлемые риски для людей, работающих в этих непредсказуемых средах, а также работать в более симбиозе с окружающей средой. Развертывая роботов-резидентов для проверки и обслуживания морской возобновляемой инфраструктуры, энергетические компании могут первоначально сократить количество людей, работающих на опасных морских объектах. Со временем мы могли бы даже достичь точки автономной работы, когда операторы-люди остаются на суше и удаленно подключаются к морским робототехническим системам.

ИИ — еще один ключевой компонент в построении устойчивых энергетических систем. Например, программы искусственного интеллекта могут помочь энергетическим компаниям спланировать, как безопасно разобрать турбины и безопасно доставить их на берег. После прибытия на берег турбины могут быть доставлены на «умные» заводы, которые используют комбинацию робототехники и искусственного интеллекта, чтобы определить, какие из их частей можно использовать повторно.

Работая в этих командах, мы можем разработать надежную и устойчивую экономику замкнутого цикла для морского сектора возобновляемых источников энергии.