Højteknologi dykker ned på havbunden

Forestil dig en flok undersøiske minerobotter- og droner, der snuser rundt dybt nede på havbunden i søgen efter værdifulde metaller som zink, kobber og kobolt. Ved brug af computerkraft, kunstig intelligens, kameraer og sensorer opdager, udforsker og overvåger de på egen hånd minefelter i havet, som kan blive en ny kilde til uundværlige råstoffer i elbiler og smartphones.

Det scenarie kan måske blive til virke­lighed i en ikke så fjern fremtid. Den norske virksomhed Adepth håber i hvert fald på at gøre kommerciel minedrift på havbunden til en realitet i ­begyndelsen af 2030’erne, og her ­kommer undervandsdroner- og robotter til at spille en afgørende rolle.

Adepth kommer vi tilbage til senere i artiklen, for allerede i disse år finder der en teknologisk udvikling sted med undervandsrobotter og -droner. De ­bliver mere selvstændige eller autonome. Det er en udvikling, som eksperter og branchefolk ser åbne nye muligheder under havoverfladen – fra automatiseret inspektion, rengøring og vedligehold i off­shore-­branchen til overvågning af kritisk infrastruktur som f.eks. Nord Stream-gasforbindelsen, der i 2022 blev ramt af et sabotageangreb.

Undervandsdroner bliver i stigende grad udstyret med kameraer, accelero­metre, gyroskoper, lasersensorer og andre typer hardware. Det kan give undervandsdronerne samme type autonomi, som har gjort droner i luften i stand til at udføre bombeangreb på slag­marken på egen hånd. Det fortæller lektor Simon Pedersen fra AAU Energy i Esbjerg, Aalborg Universitet.

”Den teknologiske modenhed for undervandsdroner har i mange år ikke helt fulgt med udviklingen af droner i luften. Der har været en forsinkelse. Men nu begynder vi at se meget af den samme teknologiske udvikling og prisudvikling, hvor teknologien bag bliver billigere og billigere, som man så med de flyvende droner for 10-15 år siden,” siger lektoren.

Havet spænder ben for teknologien

En af årsagerne til den lidt forsinkede ­teknologiske udvikling under vandet er, at det er langt mere ­bøvlet at navigere i bølgerne sammenlignet med på landjorden og i luften. Sigtbarheden i havet ­varierer meget. Nogle steder er den god, mens den i ­havneområder kan være ned til få centimeter. Det er nogle af de vigtige grunde til, at undervandsrobotter hidtil i stor udstrækning har været for­synet med kabler til både strøm og dataoverførsel og styret af en menneskelig operatør oppe på overfladen.

I offshorebranchen har man i mange år benyttet såkaldte ROV’er.  Denne type robot har typisk været udformet som en firkantet kasse med kamera og gribe­arme samt et kabel op til operatøren, der med et joystick kan styre robottens bevægelser.

Det har fungeret som et godt supplement eller alternativ til dykkere, men den teknologiske udvikling gør det nu muligt at bygge mere autonomi ind i undervandsdronerne. Hos Esbjerg-virksomheden SubC Partner samarbejder man med bl.a. AAU Esbjerg og Siemens Gamesa Renewable Energy om at udvikle en ny type undervandsdrone, den donut-formede ACOMAR (Auto COmpact MArine growth Remover), som både i udformning og virkemåde adskiller sig fra den klassiske ROV.

ACOMAR kan fjerne marinebegroning, som sætter sig på f.eks. vindmøllefundamenter og be­laster strukturen. Helt lavpraktisk sker det ved at skyde den ubudne bevoksning væk med en ­højtryksrenser.

R&D Robotics Team Lead hos SubC ­Partner Sigurd S. Klemmensen fortæller, at det i dag generelt er langt billigere at komme i gang med at teste undervandsdroner til professionel brug. Hvor hardwaren tidligere kunne koste et par millioner kroner, kan man i dag være i gang med en droneplatform for omkring 100.000 kroner.

ACOMAR er udstyret med otte thrusters – fire vandrette og fire lodrette motorer med ­pro­peller – som styrer robotten rundt i vandet.

”Thrustere er den komponent, som ikke kan undværes på nogen undervandsrobot. For ti år siden var der meget high-end teknologi i en thruster som f.eks. oliekompensering for at gøre dem tætte. I dag er der kommet en del spillere på markedet, som laver væsentlig billigere thrustere, der udnytter rotorteknologi fra den type motor, der sidder i elbiler. Det betyder højere ­pålidelighed og mindre vedligehold, fordi du fjerner nogle elementer, der tidligere skulle serviceres,” siger Sigurd S. Klemmensen.

En af thrusternes opgaver er at holde ACOMAR-robottens position i vandet, når den tænder for sin højtryksrenser og spuler alger, tang og muslinger af offshore-strukturen ved et tryk på 350 bar. Selvom robotten er forsynet med flere kameraer, bl.a. et 4K stereokamera, er det faktisk laserlys,  der hjælper den med at ”se” under renseprocessen, hvor vandet grumser til. Det gør ACOMAR i stand til med egne sensorer og computerkraft at holde en fast afstand på 15 cm til det emne, der skal renses.

Total autonomi, hvor undervandsdronen kan agere helt på egen hånd, ligger stadig nogle år ude i fremtiden, fortæller Sigurd S. Klemmensen. Men mindre kan også gøre det. Det har nemlig stor betydning for både operatøren, der skal styre robotten oppe fra overfladen, og for den samlede pris på ACOMAR-robotten og operationen, at den nu selv kan holde afstanden.

”Det betyder, at operatøren ikke skal bruge ­kræfter på hele tiden at lave småjusteringer med joysticket for at holde den rigtige afstand til strukturen. Men vi behøver heller ikke længere bruge de gamle kameraer med hurtig coax-forbindelse. I stedet kan vi nu bruge langt billigere IP-kameraer, selvom de har en smule større forsinkelse på billedet. Det betyder ikke noget, fordi afstanden nu bliver holdt automatisk,” siger Sigurd S. Klemmensen.

Det kan gøre det billigere at gennemføre ­inspektioner, vedligehold og reparationer i offshore-­branchen.

Høje bølger kan gøre det svært for en operatør at styre en ROV, forklarer Simon Pedersen fra AAU Energy.

“Det betyder, at der kan være rigtig meget ventetid, når man skal udføre inspektioner på en offshore-struktur. Det koster penge, når et helt team må vente på, at vejret ­bliver godt nok til at udføre inspektionen. Ved at gøre undervandsdronerne mere autonome er potentialet for besparelser kæmpestort,” siger Simon Pedersen.

Undervandsdroner overvåger kritisk infrastruktur

Også på forsvarsområdet er der nye perspektiver i undervandsdroner, som i stigende grad kan klare opgaverne uden menneskelig indgriben. Sabotagen mod gasledningerne Nord Stream 1 og 2 i 2022 er et aktuelt eksempel på, at vores kritiske infrastruktur er sårbar over for angreb og derfor bør overvåges.

I dag råder Søværnet over seks ubemandede undervandsdroner til minesøgning, og der er brug for flere øjne under vandet, vurderer Torben ­Mikkelsen, der er pensioneret kontraadmiral og ­tidligere chef for Søværnet. I dag er han senior­konsulent i FORCE Technology og tilknyttet NFC.

”Vi skal have styr på, hvad der foregår på havbunden og i vandsøjlen. Så det handler om flere enheder og mere kapacitet,” siger Torben Mikkelsen.

“Bemandede ubåde har historisk set bl.a. været rigtig gode til efterretningsindhentning, da de kan undgå at blive opdaget. Men jeg er sikker på, at den teknologiske udvikling vil gøre, at man bliver i stand til at gøre det samme med ubemandede fartøjer.”

Det handler om at udføre overvågningen af den kritiske infrastruktur på havbunden smart.

”Undervandsdroner og skibe skal jo ikke ligge og trave endeløst frem og tilbage langs f.eks. et lyslederkabel til en havmøllepark. Der skal laves et intelligent samlet system, som kan registrere ­anormaliteter omkring den kritiske infrastruktur. Det skal ske ved at opbygge et normalbillede med data fra stationære sensorer, som sammen med data fra de skibe, der passerer, og fra ubemandede ­fartøjer tygges igennem med computerkraft og kunstig intelligens i et analysecenter til formålet,” forklarer Torben Mikkelsen.

Droner høster kobber fra havbunden

Her kommer vi tilbage til Adepth fra artiklens begyndelse. I fremtiden kan undervandsdroner og -robotter måske spille en afgørende rolle i en helt ny form for minedrift på havbunden. Kobber, zink, kobolt, mangan og sjældne jordarter er nogle af de stoffer, som er uundværlige ingredienser i bl.a. elbilbatterier og smartphones.

De findes dybt nede på havbunden i nærheden af såkaldte hydroter­miske væld, som er en slags undersøiske vulkaner.

I 2023 deltog Adepth i forskningsprojektet EMINENT med borerobotten FlexiCore, der på 1.000 meters dybde udtog prøver fra den undersøiske højde­ryg Mohnryggen mellem Svalbard og Jan Mayen. Robotten ramte ved et tilfælde et koncentreret område med sulfid på størrelse med et par fodboldbaner.

”Sulfidforekomster er meget interessante, fordi de indeholder en hel del kobber. En høj koncentration er vigtig både for lønsomheden og for at minimere påvirkningen på naturen, og det giver også en bedre kvalitet af kobberet,” siger medstifter og CEO i Adepth, Anette Broch Mathisen Tvedt.

Ifølge Anette Broch Mathisen Tvedt er der brug for autonome undervandsrobotter i den såkaldte appraisal-fase, hvor et nyopdaget minefelt udforskes grundigt, men også i den senere produktionsfase, hvor mineralerne udvindes.

”Hvis man går videre til udvinding, er monitorering af feltet en meget vigtig del. Der vil det være helt naturligt at bruge undervandsdroner til den kontinuerlige overvågning af, at operationen går rigtigt for sig.”