Een afgelegen en onbezet onderzoeksstation op Antarctica heeft, Voor de eerste keer, verzamelde belangrijke wetenschappelijke metingen van het klimaat, ozon en ruimteweer dankzij baanbrekende technologie ontwikkeld door de ingenieurs van British Antarctic Survey (BAS).

De technologie is ontwikkeld om de continuering van metingen tijdens de wintermaanden op Halley Research Station te garanderen. Het station werkt momenteel alleen in de zomer en is sinds februari van dit jaar leeg. Werkend bij temperaturen lager dan -40⁰C heeft een innovatief energiesysteem gebaseerd op een microturbine gedurende 123 dagen gegevens verzameld.

Scheuren in de Brunt-ijsplaat, waarop Halley Research Station zit, hebben geleid tot bezorgdheid over de stabiliteit van de ijsplaat en het besluit om het personeel niet te verplichten tot overwintering op het station totdat de stabiliteit van de ijsplaat kan worden gegarandeerd. Het zomerteam dat op 25 februari het station verliet, installeerde een innovatief autonoom energiesysteem dat tot 30 kW vermogen kan genereren en een reeks wetenschappelijke instrumenten kan aansturen.

Het hart van het aandrijfsysteem is een Capstone C30 Micro-turbine, vergelijkbaar met een straalmotor, die is ondergebracht in een speciaal ontworpen temperatuurgecontroleerde container, met een continue brandstof- en datafeed. Dit kan worden bestuurd vanuit het BAS-hoofdkantoor in Cambridge, en heeft continu vermogen geleverd van ongeveer 9 kW sinds het voor het eerst werd ingeschakeld in januari.

Thomas Barningham, Projectmanager van het Halley Automation Project bij British Antarctic Survey (BAS), zegt:

"Dit is de eerste keer dat een microturbine op Antarctica is gebruikt om instrumentatie autonoom van stroom te voorzien. We zijn verheugd dat ons ontwerp werkt en dat we gegevens kunnen verzamelen tijdens de koude en donkere wintermaanden. We waren ervan overtuigd dat we een goed ontwerp hadden, maar Antarctische winterse omstandigheden zijn brutaal, dus je weet nooit precies wat er kan gebeuren. Tot nu toe hebben de systemen gefunctioneerd bij temperaturen tot 43ºC en bestand tegen windsnelheden tot 43 knopen."

David Vaughan, Wetenschapsdirecteur bij BAS zegt:

"Dit is een echt innovatief project en het feit dat het tot halverwege de winter foutloos is doorgegaan, is een grote prestatie voor onze ingenieurs en wetenschappers. Ik ben dolblij dat het cruciale programma voor langetermijnmeting van het klimaat, ozon en ruimteweer gaan vandaag door vanwege de vaardigheid en vindingrijkheid van onze ingenieurs. Het vooruitzicht om zulke complexe wetenschap vanaf afgelegen locaties te leveren zonder de noodzaak om het hele jaar door mensen op de grond te hebben, biedt zoveel kansen. Hoewel het nog even zal duren voordat we een volledig veerkrachtig systeem hebben, ik duim voor je dat het systeem blijft draaien tot het einde van de winter, zodat we de vorming en het herstel van het jaarlijkse Antarctische Ozongat in september tot oktober kunnen vastleggen - dat zou een grote triomf zijn!"

Mike Roos, Hoofd Engineering bij BAS, zegt:

"Hoewel het op het ijs is, we hebben dit op een vergelijkbare manier benaderd als het ontwerpen van een satelliet in de ruimte, met meerdere redundante componenten, met grote hoeveelheden gegevensverzameling en controle - het was echt interessant voor alle betrokkenen.

"De grootste uitdagingen voor ons waren om een ​​continue brandstoftoevoer naar de microturbine te behouden en om een ​​stabiele temperatuur in de behuizing te garanderen. Toen we eenmaal de proof of concept hadden bereikt, waren we verheugd om de gegevens binnen te zien komen, en we hopen dat het de rest van de winter zo zal blijven."

De teams keren in november terug naar Halley Research Station voor de start van het Antarctische veldseizoen.

Volg hier een rondleiding door het automatiseringsplatform met onze nieuwe meeslepende virtual reality-ervaring

Halley Automation feiten op een rij:

• 81 onbemand, automatisch, tankevenementen tot nu toe (sinds de laatste keer opstarten, 09feb19 tot 24jun19)
• 136 dagen looptijd (sinds de laatste keer opstarten, 09feb19 tot 24jun19)
• ~30 MWh elektriciteit (sinds de laatste keer opstarten, 09feb19 tot 24jun19)
• Weerstond omgevingstemperaturen tot —43ºC
• Weerstond windsnelheden tot 43 knopen
• Draait op 70, 000 tpm dag en nacht
• Verbruikt ongeveer 10% van de brandstof die normaal wordt verbrand in dezelfde periode dat er mensen aanwezig zijn
• Het brandstofverbruik is ongeveer 6 liter per uur voor de 280 dagen van de Antarctische winter

De volledige lijst van wetenschappelijke apparatuur die wordt geautomatiseerd, omvat:

Veldsystemen met laag vermogen

• 3 x automatische weerstations (meteorologie en klimaat)
• 1 x autonome troposferische ozonmonitor (troposferische chemie)
• 1 x Autonome VLF-ontvanger (Ruimteweer en Bovenste Atmosferische Waarnemingen)
• 1x Auto MOSAIC (Mesosferische chemie)
• 1x LPM (Ruimteweer)
• Gehele GPS-netwerk over de Brunt Ice Shelf

Apparatuur aangedreven door de microturbine

• AutoDobson:een volledig geautomatiseerde versie van het instrument dat verantwoordelijk was voor het ontdekken van het gat in de ozonlaag. Dit jaar staat voor het eerste jaar van onbemande metingen (Stratospheric Ozone Monitoring)
• Een reeks instrumenten in Halley's Electromagnetic Quiet Area die wereldwijd gezamenlijk worden gebruikt om ruimteweer te begrijpen en, bijvoorbeeld, invoer in wereldwijde realtime verlichtingsdetectiemogelijkheden. 7x experimenten, inclusief VLF-ontvanger, magnetometers en een Riometer (Space Weather en Upper Atmospheric Observations)
• Meteorologische instrumentatie die het lokale weer (bijv. bewolking) en het klimaat op lange termijn (meteorologie en klimaat) monitort
• 1x Troposferische ozonmonitor (troposferische chemie)
• 1x Halogeenoxiden monitor (troposferische chemie)
• Datalink die 1 GB aan wetenschappelijke en monitoringgegevens per dag terugstuurt naar Cambridge