Av Klaus Semik, Försäljningsingenjör IFC, SMC
Unik skattkammare av data efter världsturné.
Jorden runt på 80 dagar - det är vad seglaren Boris Herrmann uppnådde i början av 2021 i den tuffaste havsregattan, Vendée Globe. Att trotsa alla odds för att nå mållinjen är en utmaning för både människor och material – ända ner till de minsta cellerna och komponenterna. Exakt och robust teknologi från marinteknikleverantören SubCtech och pneumatikspecialisten SMC gav unika miljöfördelar. Under världsresan av Herrmanns "Seaexplorer – Yacht Club de Monaco", samlade ett automatiserat laboratorium, bland annat värdefull CO2-data över hittills mindre exploaterade sjövägar. Och en annan insikt: Framgången ligger i komponenten.
Alla typer av klimat, vind- och väderförhållanden under en sträcka på mer än 45 000 kilometer över Atlanten och södra Stilla havet. Dessutom helt ensam i en havsgående segelyacht. Så löd förutsättningarna för världens tuffaste regatta, Vendée Globe, i slutet av 2020. Evenemanget uppmärksammades också tack vare tyska Boris Herrmann, som nådde start- och målhamnen i Les Sables-d'Olonne, Frankrike, i januari efter exakt 80 dagar, 14 timmar, 59 minuter och 45 sekunder. Det gjorde att han nästan nådde samma nivåer som hjälten i Jules Vernes roman. Medan tidszonerna bara nästan hindrade Herrmann från framgång, var det till slut en kollision med en fisketrålare som berövade honom en pallplats. Likväl är forskare, vid sidan av seglingsfans, också glada. "Vinnaren" på femte plats överförde värdefull CO2-data – registrerad av OceanPack™ RACE-systemet från det Kiel-baserade marinteknikföretaget SubCtech GmbH, som integrerar komponenter från automations- och pneumatikspecialisten SMC från Egelsbach nära Frankfurt am Main.
En skattkammare av CO2-data från världshaven
Det automatiserade laboratoriet mäter konstant vattnets temperatur, konduktivitet, salthalt och CO2-koncentration. Den skickar all data via satellit till en databas, som bland annat utvärderas av Max Planck Institute for Meteorology i Hamburg och Geomar Helmholtz Center for Ocean Research i Kiel bland andra.
Data om CO2-mätningar är särskilt svåra att få fram. Visserligen har data samlats in från den marina regionen och större handelsvägar. Men stora vita fläckar återstår. Särskilt på de södra haven. Enligt Herrmann är mätsystemet därför till "stor nytta" för vetenskapen. Dessutom påverkade det inte honom på något sätt under resan eftersom de är helt automatiserade. För att säkerställa att hans segelresa var CO2-neutral försörjs hans yacht med energi via solceller och hydrogeneratorer, alltså turbiner i aktern som alstrade energi när solen inte sken.
OceanPack™ CUBE, robust och användarvänligt instrument för vetenskapliga miljöobservationer i ett kompakt 19-tumsformat. (Källa: SubCtech)
OceanPack™ RACE med extern kontrollpanel för innovativ klimatdatainsamling i gränssnittet mellan hav och atmosfär. (Källa: SubCtech)
Marinspecialister möter pneumatikproffs
- För första gången var det möjligt att kontinuerligt utan avbrott samla in data över hela resan och hela vägen runt om i världen", bekräftar SubCtechs produktchef Jana Fahning. Företaget grundades av VD Stefan Marx och förser sina kunder med mätlaboratoriet OceanPack™ RACE. Det som gör den så unik är att till skillnad från stora och tunga system för forskningsfartyg är instrumenten i den här enheten från SubCtech optimerade för kappseglingsyachter. Kolfiber gjorde att vikten nästan halverades och systemet har också gjorts mer kompakt och robust. Dessutom skapade den optimerade tekniken en betydande minskning av strömförbrukningen. Kort sagt, alla väsentliga komponenter för kvalitetsmätningar realiserades med OceanPack™ RACE-systemet.
SubCtech hade framför allt de vetenskapliga kraven i åtanke. Alla sensorer uppfyller de höga krav som forskningen ställer. Dessutom uppfyller alla komponenter kraven för användning i ogynnsamma miljöer vilket är oumbärligt på öppet hav. Både stora maskiner och de minsta komponenterna utsätts för enorma vibrationer och måste stå emot extrema temperatursvängningar. Yttre temperaturer varierade från -5 till 35° Celsius. Även små, elementära komponenter till exempel de för CO2-analysatorn som används för att kalibrera analysvägar uppfyller de höga kraven på flexibilitet, energieffektivitet och hållbarhet. Vi är så klart stolta över att ha levererat tillförlitliga komponenter till ett så viktigt forskningsprojekt och att de klarat de extremt ogynnsamma förhållandena på öppet hav.
Framgång ligger även i den allra minsta komponenten
Därför att högteknologiska lösningar syns inte bara på ytan av den högpresterande segelbåten utan också i de minsta komponenterna i analystekniken i OceanPack™ RACE. Till exempel SMC-komponenter för CO2-mätning, allt från magnetventiler ( LVM205RY-6A-6-Q), luft / vakuumventiler för att koppla filter för tryckluft och vakuumapplikationer (ZFC53-X15) och strypbackventiler (AS1211F-M5-04A) till olika kopplningssslösningar (instickskoppling KQ2D, snabbkoppling KK2S/P -04L). Dessa är baserade på standardkomponenter som vanligtvis används framgångsrikt i högpresterande industrier som fordons- eller medicinteknik.
När det gäller CO2-analysatorn i OceanPack™ RACE på "Seaexplorer – Yacht Club de Monaco" utgår den från ett semipermeabelt membran som bildar en barriär mellan vatten och den gasformiga analyskretsen. CO2 och andra gaser kan passera genom detta membran men vatten kan inte. Eftersom CO2-halten inte kan mätas direkt i vatten, mäts den bakom membranet. För att säkerställa att man får exakta data kalibreras sensorn dagligen. Medan SMC-spjället styr gasflödet under kalibreringen (ca 0,5-1,0 l/min) är syftet med filtret att skydda mätcellen mot föroreningar som kommer från gasen. Medan andra modeller måste skruvas loss för att byta filter kan denna SMC-modells filterinsats enkelt bytas med hjälp av ett bajonettlås. Tryckregulatorer minskar också det höga gascylindertrycket på ca. 200/250 bar till ett arbetstryck på 0,5 bar.
Ekologisk mätning med ekonomiska lösningar
Alla komponenter ska också vara högeffektiva vad gäller funktionalitet, konstruktion och energiförbrukning. Till exempel ventilerna (rampmontage eller bottenplatta) för att byta omgivande luft och gas. Medan en standardventil förbrukar cirka 2,5 watt kräver denna energibesparande ventil endast 0,6 watt i hålläge. En liten detalj men ett stort bidrag till att göra segelbåten så energieffektiv som möjligt. Den har bevisat att den kan fungera även under svåra förhållanden som växlande temperaturer och höga slagbelastningar.
För det första visar de lösningar som erbjuds av SMC, en leverantör av pneumatiska och elektriska automationssystem och som har varit verksam på den tyska marknaden sedan 1978, att forsknings- och utvecklingsarbete framgångsrikt återspeglas i även de minsta komponenterna. För det andra representerar de det breda utbudet av extremt pålitliga komponenter för ett brett utbud av pneumatiska och automationsapplikationer.
Ett lopp för och runt planeten
Redan innan han korsade mållinjen bekräftade Herrmann att datakvalitet och noggrannhet hade fått högsta betyg av internationella databaser. De första resultaten visar dessutom att salthalten i världshaven fluktuerar. Den är låg vid ekvatorn, även i Atlanten, som normalt har den högsta salthalten. Anledningen till detta är konvergenszonen där, där mycket regn späder ut ytvattnet. För övrigt var en annan yacht, fransmannen Fabrice Amedeos, utrustad med OceanPack™ RACE – och en extra mikroplastprovtagningsenhet – men nådde inte mållinjen. - Efterarbete blir förarbete, säger framgångsrike Herrmann och blickar framåt mot nästa Vendée Globe and Ocean Race, som startar i september 2022. Nästa gång kommer han återigen att vara utrustad med "Made in Germany" mätteknik. Herrmann hoppas verkligen att engagemanget i projektet kommer att stärka arbetet med att begränsa den globala uppvärmningen. "Det här är ett lopp vi kan och måste vinna."
CO2-data från Vendeé Globe 2020/2021 insamlad av OceanPack Race på "Seaexplorer - Yacht Club de Monaco" av Boris Herrmann.
