MTR100: Cinco "Unos para mirar"

Hydrone R de Saipem: en la carne y listo para las pruebas del mundo real. Imagen de Saipem.

BOLT Lifesaver instalado @ WETS. Crédito de la imagen - Pacific Marine Energy Center.

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Para la 14ta. Anual "MTR100" de Marine Technology Reporter (MTR) - una mirada a 100 innovadores y tecnologías en el espacio submarino - Elaine Maslin, editora general de MTR , informa sobre cinco compañías y tecnologías que vale la pena ver por el resto de 2019 y más allá. Para la edición completa, vea https://magazines.marinelink.com/nwm/MarineTechnology/201907/

Blue Logic: entrando en una nueva era
Los modos de operación completamente nuevos están ingresando al dominio submarino para las operaciones de petróleo y gas, y las herramientas que se están utilizando también podrían usarse en todo el espacio oceánico.

Se le ha llamado una carrera espacial submarina, y es un poco como una misión a Marte, con desafíos de comunicación y preguntas similares en torno a las fuentes de alimentación. Varios jugadores están trabajando para que esto suceda. La idea es tener vehículos residentes submarinos, eliminando la necesidad de embarcaciones de superficie tripuladas y las limitaciones de lanzamiento y recuperación planteadas por el mal tiempo. Elaine Maslin echa un vistazo a cinco empresas que operan en este espacio.
Uno es Blue Logic, con sede cerca de Stavanger en Noruega. Si bien no es la única empresa que produce conectores submarinos inductivos (WiSub, cerca de Bergen está haciendo lo mismo), Blue Logic ha estado muy involucrado en la construcción de una pieza clave de la infraestructura que permitirá a los llamados vehículos submarinos residentes permanecer submarinos durante largos períodos de tiempo. operaciones de inspección e intervención. Es la estación de acoplamiento submarina (SDS) para el concepto de dron de intervención submarina de Equinor (UiD, un nombre registrado por Equinor). Hasta el momento, se han construido dos, uno ahora instalado en la profundidad del agua de 365 m de la costa de Trondheim, en un laboratorio de pruebas abierto dirigido por la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología (NTNU), y otro que se instalará en el campo de Aasgard en la costa de Noruega, después de un desvío a Suecia, donde fue seguido con un AUV Saab Seaeye Sabertooth. Equinor no solo subcontrató la creación de estas SDS, sino que también hace que el diseño esté disponible gratuitamente, porque quiere que todos los proveedores de vehículos lo usen (innovación abierta).

Los fundadores de Blue Logic produjeron su primer conector inductivo para alimentación y comunicación de alta velocidad en 2006, después de 12 años de trabajo. En 2010, fundaron Blue Logic y desde entonces la compañía ha estado mejorando sus conectores inductivos, para la transferencia de energía y comunicaciones, y nuevas alternativas de energía que van desde 50W a 2.3kW, todas con Ethernet y velocidades de comunicación en serie de hasta 80 Mbps y 230kbps respectivamente . También está trabajando en un conector de 9.2kW de próxima generación, así como en otros tipos de conectores mecánicos e hidráulicos para drones.
Blue Logic también ha desarrollado una nueva herramienta de torque para AUV y ROV. Su herramienta de torque anterior pesaba 23 kg en agua, lo que habría sido demasiado pesado para un vehículo como el robot serpiente Eelume, dice Helge Sverre Eide, gerente comercial de Blue Logic. Entonces, el ingeniero Lars Gunnar Hodnefjell trabajó en una versión más liviana, de hecho, 7.5 kg (mejorando el récord mundial en un 50% de reducción de peso), usando titanio y plástico, produciendo 3000 Nm de torque. Desde entonces, ha sido utilizado por Eelume, que se debe operar en el SDS en Asgard en un ensayo atado.

Pero, "Para que esto (vehículos residentes submarinos) sea económico, debe aumentar el alcance del trabajo para los drones", dice Eide. “Por lo tanto, necesita nuevas herramientas y necesita ajustar o cambiar el sistema de producción submarino. Necesitas cambiar ambos lados de la ecuación. Las nuevas herramientas deben ser livianas para que un dron pueda volarlas. El mantenimiento submarino de los sistemas debe cambiar a porciones más pequeñas para cambiar los sensores y otros componentes mediante el uso de drones ".

El diseño SDS actual tiene dos 2kW y dos conectores Blue Logic de 50W y un conector WiSub de 250W, marcas - AruCo y ChaRuCo - que las cámaras de drones pueden ver y desde las cuales pueden decidir su posición con respecto a ellas, y el posicionamiento acústico del agua basada en Trondheim Vinculado. En el futuro, el campo magnético de Blue Logic's, el conector inductivo, también podría usarse para guiar el dron al SDS, dice Eide.
Blue Logic está en el Subsea Wireless Group (SWiG), que también está trabajando para estandarizar las comunicaciones inalámbricas submarinas.

Saab Seaeye: hacerlo de verdad
Sabertooth de Saab Seaeye durante una demostración con la estación de acoplamiento submarina de Equinor. Imágenes: Saab Seaeye. El sueco Saab Seaeye ha sido uno de los que manejó el lado del vehículo de la ecuación, durante al menos 10 años.

La firma tiene alrededor del 50% del mercado mundial de vehículos eléctricos operados por control remoto (ROV) y ha entregado más de 1000 vehículos autónomos eléctricos eléctricos (AUV) y vehículos ROV e híbridos. A principios de este año, durante su Campaña de primavera de eRobotics, Saab Seaeye demostró la capacidad de su Sabertooth AUV de atracar de manera segura y controlada en una estación de acoplamiento remota sub-residente, donde podría acceder a paquetes de herramientas, recargarse y transferir datos, incluida una nueva misión planos, utilizando conectores inductivos Blue Logic. Podría hacer esto automáticamente, sin la necesidad de control humano.

En junio, la empresa realizó acoplamiento, carga y comunicaciones en la SDS de Equinor, en el lago Vattern, Suecia. Si bien la parte final del acoplamiento durante este ejercicio fue a través de controles semiautomáticos, con un poco de programación, el vehículo podría acoplarse de forma autónoma, dice Jan Siesjö, ingeniero jefe, en Saab Seaeye.

La empresa ha estado trabajando en este concepto durante más de 10 años, desarrollando los sistemas de capacidad y control ahora avanzados de Sabertooth con una calificación de 3000m. Desde entonces, la idea ha sido respaldada por ENI, mientras que los desarrollos paralelos en la carga inductiva subacuática y la tecnología de transmisión de datos, y las comunicaciones compatibles con video subacuático, y el desarrollo de estaciones de acoplamiento estandarizadas, han ayudado a que el mercado comience a ponerse al día.

"Es el único sistema autónomo flotante que puede operar tanto en modo AUV como ROV y manejar conexiones tanto en el plano horizontal como vertical", dice Peter Erkers, director de ventas de Saab Seaeye. "Y es el único vehículo actualmente en el mercado capaz de emprender una residencia a largo plazo en lugares de difícil acceso".

Saab Seaeye también ha estado trabajando en otros sistemas, como la operabilidad remota de su ligero ROV Leopard de clase mundial. Ha estado trabajando con Boeing haciendo pruebas a través de un enlace satelital en los EE. UU., Controlando el ROV para realizar trabajos de manipulación, conectores de acoplamiento, misiones de vuelo y control de puntos de paso. Incluso cuando la latencia se extendió a hasta tres segundos y las velocidades de datos "se alteraron", el sistema aún funcionaba, dice Siesjö.
Mientras tanto, Saab Seaeye también está trabajando en un manipulador eléctrico de clase de trabajo completo. El trabajo de prueba está en curso con planes para revelar más al mercado el próximo año. La compañía también ha estado desarrollando y siguiendo tecnologías de localización y mapeo simultáneas en 3D basadas en un sistema de cámara en estéreo desarrollado en Saab hace algún tiempo.

Saipem: pasar del concepto a la realidad
Otro operador de vehículos ha estado probando su nuevo sistema; Saipem con su Hidronea. En junio, el Hydrone R comenzó una prueba de seis meses en el "parque de juegos" submarino de Saipem, cerca de Trieste, al noreste de Italia. Más adelante en el año, o principios del año próximo, también se espera que su diseño FlatFish ingrese al agua, antes de las pruebas en aguas profundas en 2021. Flatfish está bajo licencia de Shell (que compró BG Group, que a su vez había estado desarrollando FlatFish concepto con instituciones brasileñas y alemanas).

Hydrone es, de hecho, parte de una familia de vehículos submarinos eléctricos, desde vehículos de clase laboral residentes atados hasta AUV híbridos con funciones de mantenimiento de estación, que van desde control y comunicaciones en tiempo real de alto ancho de banda hasta acústica de bajo ancho de banda y operaciones autónomas, en lugar de que tener un vehículo que puede hacer todo. Los diseños abarcan los sistemas residentes del fondo marino, así como los sistemas desplegados en la superficie, por ejemplo, desde una embarcación o un sistema de producción flotante.

Hydrone R (para residentes) es el primero en salir de la caja. Se describe como un ROV híbrido con capacidades AUV, por ejemplo, tendrá manipuladores, para el trabajo de intervención, y puede trabajar en una cuerda (hasta un radio de 300 m), pero también distancias de viaje entre campos submarinos, sin ataduras, como un AUV, y Stefano Meggio, Gerente Técnico de Subsea Robotics en Saipem, dijo a la conferencia de energía: conectado (también conocido como Subsea Valley) en Oslo a principios de este año, ya sea desde un garaje en el fondo del mar o desde un sistema desplegado en superficie en una misión, pero también capaz de recargarse bajo el agua. Con una capacidad de 3.000 m, podría funcionar durante 8-10 horas sin una correa, y hasta 10 km, cuando regrese a la misma base, o 20 km, si está en tránsito a otra base.

Saipem también está desarrollando una gama de patines HyTool, adecuados para todos sus vehículos, para que puedan intercambiarlos bajo el agua. También está desarrollando HyBases; estaciones de acoplamiento que se desplegarían para proporcionar una interfaz de comunicación a través de un sistema de producción submarino o en tierra con un enlace directo o mediante un buque de superficie, y acceso a esas cargas útiles intercambiables donde sea necesario. Además, un HyLars, un garaje volador desplegado desde el host de superficie (posiblemente no tripulado), proporcionaría un garaje suspendido bajo el agua o desplegado en el fondo del mar para recargarlo o recuperarlo. Entonces, HyBuoy, utilizando una boya, con generación de energía renovable, donde la infraestructura submarina no está disponible, podría proporcionar energía y comunicaciones a una Hybase en el fondo marino.

También existe el concepto HyVessel, un buque de superficie autónomo que podría hacer que el sistema submarino sea consciente de la situación y proporcionar capacidad de supervisión a un centro de control en tierra.

Meggio dice que las soluciones comerciales para la recarga y las comunicaciones subacuáticas, "acústicas, ópticas o lo que sea que traiga el mercado", están ahora en el mercado. “Es solo una cuestión de integrarlos”. Entonces, solo se trata de integrarlos.

OPT: potenciando la autonomía
Listo para el despliegue en alta mar, el PowerBuoy destinado a trabajar para Premier Oil. Imagen de OPT. En algunos casos, los vehículos submarinos residentes pueden no tener acceso a la energía, por lo que pueden ser necesarias fuentes de energía alternativas.
Ocean Power Technologies (OPT), con sede en Nueva Jersey, Estados Unidos, ha sido una compañía líder en esta área, trabajando con la compañía petrolera italiana ENI.
Se instaló un OPT PB3 PowerBuoy®, utilizando un sistema de amarre de tres puntos, en noviembre de 2018, cerca de la plataforma Amelia B de ENI en el Mar Adriático, donde proporciona energía a una maqueta de un sistema submarino. Se instaló una boya de ola cerca para ayudar a controlar el rendimiento.

A principios de este año, OPT dijo que el sistema había demostrado capacidades de carga de AUV, enviando con éxito energía y comunicaciones a una carga submarina durante todo el período de prueba. OPT dijo que el sistema se estaba probando como una estación de carga independiente y una plataforma de comunicaciones.
OPT también tiene otras ideas. De hecho, otro PB3 PowerBouy fue enviado recientemente al Reino Unido antes de ser enviado al Mar del Norte para trabajar para Premier Oil, proporcionando energía para monitorear una zona de seguridad alrededor de los pozos suspendidos en el campo de Huntington, así como proporcionar comunicaciones a la costa. También se está evaluando su potencial para uso futuro, generando energía para operar activos submarinos.

La compañía también está diseñando un PowerBuoy híbrido, que utiliza combustible líquido para la generación de energía y baterías de iones de litio, para garantizar la máxima potencia continua y las comunicaciones. Esto está diseñado para proporcionar más de 1 MWhr de energía (escalable) y operar por hasta 10 años con un mantenimiento mínimo.

La prueba en Italia es parte del proyecto MaREnergy de ENI, que apunta al uso de convertidores de energía de las olas para alimentar sistemas de control y monitoreo submarinos y para soportar la carga de AUV.

El uso de algo como un PowerBuoy, una tecnología de absorción de puntos que captura la energía creada cuando las ondas envían un flotador hacia arriba y hacia abajo en un mástil amarrado, el movimiento que se utiliza para generar energía, podría proporcionar ese poder y el enlace de comunicaciones.
El dispositivo PB3 de OPT sería adecuado para menores requisitos de energía y donde sería complicado proporcionar energía de otras maneras, como áreas remotas, proporcionando monitoreo ambiental para operaciones de ingeniería y desarrollo y monitoreo y control de equipos submarinos y de superficie de baja potencia, Andrea Alessi, El Gerente del Programa de Energía Renovable Offshore, ENI, dijo a la Conferencia del Mediterráneo Offshore (OMC) en Italia a principios de este año.

Esto incluso podría extenderse a la activación de actuadores eléctricos y AUV, incluidos los que forman el concepto de Mar Limpio de ENI, así como a la creación de cordones de seguridad alrededor de plataformas en alta mar durante el desmantelamiento u otras actividades para evitar el uso de una embarcación tripulada.

Fred Olsen: UN PERNO desde el azul
Paquete de monitoreo adaptable. Crédito de la imagen: Sea Engineering, Inc. Sin embargo, siempre hay formas de hacer las cosas de manera diferente, Fred. Olsen ha estado trabajando en un diseño de energía de onda llamado BOLT. Se basa en una plataforma flotante unida al lecho marino a través de amarres que a su vez se unen a un producto de línea de cabrestante especializado, que se enrollan dentro y fuera de los cabrestantes (uno a tres, dependiendo de los requisitos de potencia) a medida que el mar sube. El movimiento sinuoso crea energía (hasta 10kW de potencia promedio exportable con una unidad estándar en un estado de alta mar) convertida en electricidad a bordo de la instalación a través de una caja de engranajes sin mantenimiento diseñada a medida y un grupo electrógeno Siemens estándar. Incluso Hjetland, ingeniería gerente de BOLT Sea Power, dice que es un diseño en el que se ha trabajado durante más de 12 años, pero que ahora tiene experiencia operando en alta mar en Noruega, el Reino Unido y el Pacífico (en un sitio de la Marina de los EE. UU. frente a Hawai). Uno de sus próximos trabajos es proporcionar una plataforma para una estación base 4G temporal en el Mar del Norte, en colaboración con la empresa de comunicaciones Tampnet, para apoyar las operaciones de construcción de campo.

Las líneas utilizadas para conducir los cabrestantes son resistentes a los rayos UV (luz solar) y al crecimiento marino, y el sistema aún genera energía en estados marinos relativamente tranquilos, dice Hjetland. Un sistema con un cabrestante tendría solo 5 m de diámetro y un peso de 10 toneladas, con hasta 500 kW de almacenamiento de energía a bordo.
Los ensayos han incluido operaciones con el Comando de Ingeniería de Instalaciones Navales de EE. UU., Que alimentan sensores submarinos oceanográficos externos, incluidas cámaras y sistemas de sonar, que fueron cableados previamente, desde una litera de prueba de 30 m del Sitio de Prueba de Energía de la Onda de la Marina (WETS), ubicado en la costa de Marine Corps Base Hawaii, cerca de Kaneohe, en Oahu.

El sistema también incluía una solución de transferencia de energía sin contacto y de registro de datos bajo el agua, adecuada para cargar AUV, desarrollada por la startup con sede en Seattle, WiBotic. Parte de este proyecto también probó la capacidad de transferir energía a través de la línea del cabrestante / amarre en sí, lo que eliminaría la necesidad de un umbilical para usuarios de energía submarina.

"Estamos trabajando con Tampnet el próximo año para proporcionar un mástil 4G flotante e independiente, al extraer un cable de fibra de su red existente de cables de fibra submarina y luego transmitir el servicio de comunicación durante la fase de construcción de campo cuando la comunicación no está disponible de otra manera", dice Hjetland La estructura flotante también albergará paneles solares. El sitio de construcción específico aún no se ha decidido: podría ser petróleo y gas o energías renovables.

"También podría ser una plataforma para volar aviones no tripulados desde la inspección de palas de parques eólicos", agrega, "o en granjas de peces costeros. Para el petróleo y el gas, la alimentación y las comunicaciones independientes pueden ofrecer potencia de carga y potencia de control. Se podría instalar una estación de acoplamiento UiD donde desee, en lugar de donde haya energía y comunicaciones disponibles ".