23/09/2024
Door Ad Spijkers
Na een jaar bouwen is in Cuxhaven onlangs een nieuwe ontwikkel- en testomgeving voor offshore drones geopend.
De Offshore Drone Campus Cuxhaven (ODCC) wordt beheerd door het Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) in Bremen. De campus dient als platform voor interdisciplinaire samenwerking tussen industrie en onderzoek om de ontwikkeling van relevante technologieën binnen drone-onderzoek en -toepassing te bevorderen. De focus ligt op inspectie- en onderhoudswerkzaamheden, maar ook op het bewaken van maritieme constructies en het bewaken of transporteren met drones. De realistische toepassingsscenario’s op en boven het water bieden unieke testmogelijkheden.
Ambitieus doel
Duitsland heeft zichzelf het doel gesteld om het aandeel hernieuwbare energie in alle sectoren verder uit te breiden en zo de CO2-uitstoot te verminderen. Voor windenergie op zee zijn al uitbreidingsdoelen gesteld van 20 GW in 2030 en 40 GW in 2040. De Noordzee blijft een centraal gebied voor de geplande uitbreiding. Om de economische levensvatbaarheid van windparken onder de uitdagende omgevingsomstandigheden te garanderen, moeten de kosten voor onderhoud en exploitatie worden verlaagd.
De onderzoeks- en ontwikkelingsdiensten van ODCC maken het mogelijk om dit doel te bereiken door de efficiëntie en duurzaamheid van offshore windenergie te verbeteren door het gebruik van drones. Voor een grote verscheidenheid aan vragen en onderzoeksprojecten heeft de campus een 170 m lange en 10 m brede startbaan voor langeafstands- en heavy-duty drones voor materiaaltransport beschikbaar. Ook beschikt de campus over een torenconstructie voor inspectietests en kantoor- en werkplaatsruimtes.
Geografische ligging
Met zijn vlieggebieden direct op en boven het water biedt de ODCC-locatie realistische testscenario's voor het op behoeften gebaseerde ontwerp van het gehele offshore drone-systeem. De onmiddellijke nabijheid van de testvluchtgebieden bij de monding van de Elbe en de bijbehorende directe vluchtcorridors richting de Duitse Bocht en Helgoland maken het uitgebreid testen van verschillende toepassingsscenario's mogelijk.
De geografische ligging en logistieke mogelijkheden van de ODCC bieden goede testgebieden voor offshore-onderzoek, die nodig zijn voor de complexe ontwikkelingswerkzaamheden tot aan reguliere industriële exploitatie. De relevante vragen omvatten onder meer het vergroten van de windweerstand en de geschiktheid voor alle weersomstandigheden, de mogelijkheid om bewijs van prestaties te valideren, de wettelijke goedkeuringsprocessen voor vluchten en de ontwikkeling van eindeffectoren voor het verzamelen en evalueren van sensorische gegevens.
Een andere belangrijke ontwikkelingstaak is de veilige energievoorziening tijdens de vlucht, waarbij de vergelijking van batterijsystemen, verbrandingsmotoren en brandstofcellen van groot belang is. Bovendien moet de impact van drone-operaties op het milieu en het natuurbehoud uitgebreid worden onderzocht in toekomstige testcampagnes om een minimaal invasief gebruik van deze technologieën te garanderen.
Componenten
Om een missies succesvol te laten zijn, zijn de materialen en elektronica van drones cruciaal en een integraal onderdeel van het onderzoekswerk. Als het om componenten gaat, is het belangrijk dat fouttolerante aandrijfsystemen veilig manoeuvreren onder veeleisende offshore-omstandigheden mogelijk maken. Functionerende materiaalbeschermingsconcepten zijn essentieel, zodat elektrische componenten en structurele componenten bestand zijn tegen de constante zoutbelasting, hoge luchtvochtigheid en UV-blootstelling. Ook de compatibiliteit van de eindeffectoren en sensorsystemen met de offshore drones moet verder worden onderzocht.
Voor de op veiligheid gebaseerde aanpak van het commerciële gebruik van drones is een continue bewaking van de vlucht en een te allen tijde gewaarborgde vluchtcontrole van het grootste belang. Dit omvat bijvoorbeeld benaderingen voor systemen om botsingen te vermijden, redundante communicatie- en controle-eenheden, navigatie langs een constructie onder variabele omgevingsomstandigheden en landen op drijvende constructies.
Integratie
Het gedeeld gebruik van het luchtruim door de bemande en onbemande luchtvaart is een fundamenteel onderdeel van de ODCC. Met zijn locatie in Cuxhaven is Fraunhofer IFAM actief lid van het grensoverschrijdende project 'Advanced Air Mobility Initiative Northwest Germany and the German Bight (AAM-NW). Doel hiervan is, de geleidelijke ontwikkeling van het luchtruim en bijbehorende infrastructuur actief vorm te geven.
Het belangrijkste doel is om de bediening en coördinatie van drones binnen toekomstige luchtruimen te vereenvoudigen en te automatiseren. Dit vergroot de veiligheid en stelt de industrie en het bedrijfsleven in staat langetermijnplanningsperspectieven en procedurele zekerheid te hebben voor de reguliere inzet van offshore-drones.
Foto: Voliro AG / Fraunhofer IFAM