in 2016, toen een olietanker voor het Britse vasteland op een stuk stormachtig weer stuitte in de buurt van de Kanaaleilanden, het liet het anker vallen om de zaken af ​​te wachten. Even later, internetsnelheden op het Britse eiland Jersey kelderden.

Het blijkt, toen het anker de bodem raakte, het hakte een paar netwerkkabels vast op de zeebodem en sneed ze door, waardoor internetgebruikers op het hele eiland tijdelijk geen toegang hebben.

Internetkabels zijn niet de enige vorm van onderwaterbedrading die kwetsbaar is voor haken en ogen op de zeebodem. Hoogspanningskabels die stroom leveren van het vasteland naar offshore windparken zijn ook gemakkelijke doelen als ze niet voldoende worden beschermd. Deze zwarte, met rubber beklede kabels zijn niet de meest glamoureuze componenten van offshore wind, maar het zijn cruciale krachtbronnen die windoperators, ontwikkelaars, en kustgemeenschappen vertrouwen erop om deze gloednieuwe bron van schone energie in de VS draaiende te houden.

"De meeste mensen richten zich op de draaiende bladen van turbines om ervoor te zorgen dat een offshore windenergieproject succesvol zal zijn, maar de onderzeese kabels die die stroom aan land brengen, zijn net zo belangrijk, " zei Anthony Kirincich, een fysieke oceanograaf bij WHOI. "De stroom kan worden onderbroken door kabelschade van scheepsankers, visserij trawlers, of stormen. Dus, deze kabels moeten routinematig worden geïnspecteerd en onderhouden om ervoor te zorgen dat een project stroom aan het net blijft leveren, en inkomsten voor de exploitanten."

De behoefte aan snelheid

Onderzeese kabels worden traditioneel geïnspecteerd met schepen met gesleepte instrumenten zoals sub-bottom profilers, side-scan sonarsystemen, en camera's. Ze controleren of kabels op de juiste diepte zijn ingegraven, als ze op de goede plek zitten, of als ze zo worden blootgesteld dat ze gemakkelijk kunnen worden vastgehaakt door ankers of sleepnetten.

De scheepsbenadering werkt, maar het gebruik van schepen kan extreem duur en tijdrovend zijn. Kirincich zegt dat autonome onderwatervoertuigen (AUV's) - een hoofdbestanddeel van oceanografisch onderzoek - kunnen worden gebruikt in plaats van grote, dure schepen om kabelonderzoek veel sneller en tegen veel lagere kosten uit te voeren.

"AUV's kunnen de scheepskosten en weersvertragingen verminderen, terwijl de tijd die nodig is om de gegevens te verzamelen die operators nodig hebben om hun onderwaterinfrastructuur te beoordelen, wordt verkort, " hij zei.

Komt naar een zeebodem bij jou in de buurt

Tot voor kort, er is geen grote behoefte geweest aan op schepen gebaseerde onderzoeken in de Amerikaanse offshore windsector, simpelweg vanwege het feit dat er momenteel slechts één offshore-faciliteit - het Block Island-windpark voor de kust van Rhode Island - in bedrijf is. Maar dat gaat veranderen. Er staan ​​nieuwe offshore-ontwikkelingen in het verschiet, gedeeltelijk gedreven door een energierekening die is aangenomen in Massachusetts - een wet om energiediversiteit te bevorderen - waarvoor staatsbedrijven een beroep moeten doen op ten minste 1, 600 megawatt offshore windenergie tegen 2027. Vineyard Wind, een ontwikkelaar in New Bedford, Massa., heeft het eerste offshore windcontract van de staat binnengehaald en is van plan een 800 megawatt-faciliteit te bouwen bestaande uit 100 turbines in federale wateren ten zuiden van Martha's Vineyard. En andere bedrijven zijn bezig met het opstellen van locaties en exploitatiecontracten voor gebieden langs de oostkust.

Meer windparken betekent meer onderzeese kabels. Dus WHOI-onderzoekers, enthousiast om hun eigen best practices en technische knowhow te delen met de offshore windsector, onlangs in het veld een REMUS (Remote Environmental Monitoring UnitS) AUV getest om te zien hoe deze presteerde tijdens een nepkabelonderzoek. Ontworpen door WHOI's Oceanographic Systems Lab, REMUS is een torpedovormige oceaanrobot die autonoom opereert en wordt geprogrammeerd en gecontroleerd via een laptop. Het voertuig gebruikt een propeller en vinnen om te sturen en te duiken, en vertrouwt op een intern navigatiesysteem om onafhankelijk delen van de oceaan te onderzoeken.

"REMUS is een van de meest capabele AUV's die momenteel beschikbaar zijn voor het onderzoeken van de zeebodem, "Zei WHOI-ingenieur Robin Littlefield. "Het dient als een flexibel platform voor verschillende soorten onderwatersensoren. Op die manier, het is een werkpaard dat we soms vergelijken met een pick-up die je met bijna alles kunt uitrusten."

Op een missie

WHOI-onderzoekers hebben de AUV ingezet om een ​​onderzees kabelsysteem in Buzzards Bay te onderzoeken dat Martha's Vineyard verbindt met het elektriciteitsnet van het vasteland. Voor deze specifieke veldtest Littlefield en zijn team hebben een standaard REMUS 600 aangepast met magnetometersensoren - een ingebouwd in de neus van het voertuig en een andere, kleinere bovenop gemonteerd - om de onderwaterkabel te volgen. De AUV werd offshore vervoerd met een kleine ondersteuningsboot, en onderzocht een stuk kabel van één kilometer met behulp van een grasmaaierachtig patroon een paar meter boven de zeebodem.

Elke keer dat het voertuig de kabel doorsneed, de magnetometers vingen het elektromagnetische veld op dat eruit voortkwam en registreerden een "piek". Een side-scan sonarsysteem, ook gemonteerd op de AUV, werd gebruikt om de zeebodem rond de kabel in beeld te brengen en in kaart te brengen om gedetailleerde informatie te verzamelen, zoals de aanwezigheid van gaten in het sediment dat de kabel beschermt.

"We hebben side-scan kunnen verzamelen, onderbodem, en magnetometergegevens van een enkel REMUS-voertuig in een kwestie van uren, "zei Littlefield. "Het kan dagen geduurd hebben met een schip."

Het gebruik van de ondersteuningsboot hielp bij het stroomlijnen van de veldtesten, maar Littlefield zegt dat de AUV in de toekomst direct vanaf de wal kan worden bestuurd om het proces nog efficiënter te maken.

Voorbij proof-of-concept

De volgende stap is het analyseren van de geregistreerde gegevens, een proces waarbij de side-scan sonar- en magnetometermetingen visueel over elkaar worden gelegd om er zeker van te zijn dat ze correleren. De onderzoekers zullen ook elektromagnetische signaalmetingen van de grotere, ingebouwde magnetometersensoren met die van de kleinere, boven gemonteerde sensor.

"Zodra we in staat zijn om de prestaties van de kleinere magnetometer te aarden, we zullen kijken naar de ontwikkeling van een goedkope sensorsuite op basis van die technologie die een standaard kan worden op REMUS-voertuigen, " aldus Littlefield. "Dit zal het uiteindelijk nog voordeliger maken voor de offshore windindustrie om de informatie te verzamelen die ze nodig hebben om de status van hun infrastructuur te beoordelen."

Kirincich is het daarmee eens, en zegt dat in het algemeen AUV's zijn een goed voorbeeld van een in de praktijk bewezen oceaantechnologie die kan en moet worden gebruikt voor Amerikaanse offshore-windprojecten.

"Als oceanografen, we hebben een rol te spelen bij het overbrengen van nieuwe technologische oplossingen naar de offshore windsector, " zei hij. "REMUS is een hulpmiddel waarop we sterk vertrouwen en dat in zijn voordeel in de industrie kan worden omgezet."