Klaus Semik, Inżynier sprzedaży IFC, SMC
Unikalna skarbnica danych po światowej wyprawie żeglarskiej.
W 80 dni dookoła świata - taki wynik osiągnął żeglarz Boris Herrmann na początku 2021 r. w najtrudniejszych regatach oceanicznych - Vendée Globe. Sprostanie wszystkim przeciwnościom losu i dotarcie do mety to wyzwanie dla ludzi i materiałów - aż do najmniejszych komórek i komponentów. Precyzyjna i wytrzymała technologia dostawcy technologii morskich, firmy SubCtech, oraz specjalisty w dziedzinie pneumatyki, firmy SMC, zapewniła wyjątkowe korzyści dla środowiska: Podczas rejsu dookoła świata jachtu "Seaexplorer - Yacht Club de Monaco" firmy Herrmann, zautomatyzowane laboratorium zbierało między innymi cenne dane dotyczące emisji CO2 na dotychczas mało uczęszczanych szlakach morskich. I kolejna realizacja: Sukces tkwi w komponencie.
Wszystkie rodzaje klimatu, wiatru i warunków pogodowych, ponad 45 000 kilometrów Oceanu Atlantyckiego i Południowego - a wszystko to non-stop i całkowicie samotnie na oceanicznym jachcie żaglowym: takie były warunki startu w najtrudniejszych regatach na świecie, Vendée Globe, pod koniec 2020 roku. Wydarzenie to zachwyciło również Niemca Borisa Herrmanna, który w styczniu dotarł do portu startu i mety w Les Sables-d'Olonne we Francji po dokładnie 80 dniach, 14 godzinach, 59 minutach i 45 sekundach. Tym samym zrównał się niemal z bohaterem powieści Juliusza Verne'a. Choć strefy czasowe prawie uniemożliwiły Herrmannowi odniesienie sukcesu, ostatecznie to kolizja z trawlerem rybackim nie pozwoliła mu stanąć na podium. Niemniej jednak, oprócz fanów żeglarstwa, zachwyceni są również naukowcy: zdobywca piątego miejsca przekazał cenne dane dotyczące emisji CO2 - zarejestrowane przez system OceanPack™ RACE firmy SubCtech GmbH z Kilonii, która integruje komponenty pochodzące od specjalisty w dziedzinie automatyki i pneumatyki, firmy SMC z Egelsbach koło Frankfurtu nad Menem.
Skarbnica danych o CO2 z oceanów świata
Zautomatyzowane laboratorium stale mierzy temperaturę wody, przewodność, zasolenie i stężenie CO2. Przesyła je przez satelitę do bazy danych, która jest analizowana m.in. przez Instytut Meteorologii Maxa Plancka w Hamburgu i Centrum Badań Oceanicznych Geomar Helmholtz w Kilonii.
Dane z pomiarów CO2 są szczególnie trudne do uzyskania: udało się zebrać dane z rejonów morskich i głównych szlaków handlowych, ale pozostają ogromne białe plamy, zwłaszcza na Oceanach Południowych. Według Herrmanna system pomiarowy jest więc "wielką korzyścią" dla nauki. Co więcej, dzięki zautomatyzowanemu działaniu nie przeszkadzał mu w żaden sposób podczas podróży. Nawiasem mówiąc, aby zapewnić neutralność pod względem emisji CO2, jego jacht jest zasilany energią z ogniw fotowoltaicznych i generatorów wodnych (turbiny na rufie) na wypadek złej pogody.
OceanPack™ CUBE, wytrzymały i przyjazny dla użytkownika instrument do naukowych obserwacji środowiska w kompaktowym 19-calowym formacie. (Źródło: SubCtech)
OceanPack™ RACE z zewnętrznym panelem sterowania do innowacyjnego zbierania danych klimatycznych na styku oceanu i atmosfery. (Źródło: SubCtech)
Specjaliści morscy spotykają się z profesjonalistami w dziedzinie pneumatyki
Po raz pierwszy możliwe było "stałe gromadzenie danych podczas całej podróży - i to na całej trasie dookoła świata" - potwierdza Jan Fahning, kierownik produktu w firmie SubCtech. Firma założona przez dyrektora generalnego Stefana Marksa dostarcza laboratorium pomiarowe o nazwie OceanPack™ RACE. Jego wyjątkowość polega na tym, że w przeciwieństwie do dużych i ciężkich systemów przeznaczonych dla statków badawczych, instrumenty w tym urządzeniu firmy SubCtech są zoptymalizowane dla jachtów regatowych. Włókno węglowe pozwoliło na zmniejszenie wagi prawie o połowę, a system stał się bardziej kompaktowy i wytrzymały. Co więcej, zoptymalizowana technologia pozwoliła na znaczne zmniejszenie zużycia energii. Krótko mówiąc, wszystkie elementy niezbędne do wykonania wysokiej jakości pomiarów zostały zrealizowane w ramach systemu OceanPack™ RACE.
Firma SubCtech pamiętała przede wszystkim o wymaganiach naukowych. Wszystkie czujniki spełniają wysokie wymagania stawiane przez badania naukowe - a wszystkie komponenty spełniają również wymagania dotyczące stosowania w niekorzystnych warunkach. A to jest niezbędne na pełnym morzu, ponieważ duże urządzenia i najmniejsze elementy są narażone na ogromne wibracje i muszą wytrzymywać ekstremalne wahania temperatury. Temperatury zewnętrzne wahały się od -5 do 35° Celsjusza. Nawet małe, elementarne podzespoły - takie jak te od SMC dla analizatora CO2 używanego do kalibracji ścieżek analitycznych - spełniają wysokie wymagania dotyczące elastyczności, energooszczędności i trwałości. Firma jest dumna z tego, że dostarczyła niezawodne komponenty do tak ważnego projektu badawczego i że wytrzymały one skrajnie niekorzystne warunki panujące na pełnym morzu.
Sukces (również) tkwi w najmniejszym elemencie
Dzieje się tak dlatego, że zaawansowane technologicznie rozwiązania można znaleźć nie tylko na widocznej powierzchni wyczynowego jachtu żaglowego, ale także w najmniejszych komponentach technologii analitycznej w OceanPack™ RACE: komponenty SMC do pomiaru CO2 sięgają od zaworów elektromagnetycznych (LVM205RY-6A-6-Q), poprzez filtry liniowe do zastosowań w sprężonym powietrzu/podciśnieniu (ZFC53-X15) i zawory dławiąco-zwrotne (AS1211F-M5-04A), aż po rozwiązania połączeniowe (złącze wtykowe serii KQ2D, szybkozłącze S KK2S/P-04L). Są one oparte na standardowych komponentach, które jednak z reguły są z powodzeniem stosowane w wysokowydajnych branżach, takich jak motoryzacja czy technika medyczna.
W przypadku analizatora CO2 w urządzeniu OceanPack™ RACE na statku "Seaexplorer - Yacht Club de Monaco" podstawowa zasada dotyczy półprzepuszczalnej membrany, która tworzy barierę między wodą a obiegiem analizy gazowej. CO2 i inne gazy mogą przechodzić przez tę membranę, ale woda już nie. Ponieważ zawartość CO2 nie może być mierzona bezpośrednio w wodzie, jest mierzona za membraną. Aby zapewnić uzyskanie szczególnie dokładnych danych, czujnik jest codziennie kalibrowany. Podczas gdy zawór dławiący SMC kontroluje przepływ gazu podczas kalibracji (ok. 0,5-1,0 l/min), zadaniem filtra jest ochrona komory pomiarowej przed zanieczyszczeniami pochodzącymi z gazu. Podczas gdy w innych modelach wymiana filtra wymaga jego odkręcenia, w tym modelu SMC wkład filtra można po prostu wymienić za pomocą zamka bagnetowego. Regulatory ciśnienia redukują również wysokie ciśnienie w butli gazowej, wynoszące około 200/250 barów, do ciśnienia roboczego wynoszącego 0,5 bara.
Ekologiczne pomiary i ekonomiczne rozwiązania
Wszystkie elementy muszą być również bardzo wydajne pod względem funkcjonalności, konstrukcji obudowy i zużycia energii. Przykładem mogą być zawory (sześcioczęściowy zespół z samodzielnie wykonanym rozdzielaczem lub płytą bazową) służące do przełączania powietrza atmosferycznego i gazu. Podczas gdy standardowy zawór zużywa około 2,5 wata, ten energooszczędny zawór wymaga tylko 0,6 wata w trybie podtrzymania. To drobny szczegół, ale wnosi duży wkład w uczynienie jachtu żaglowego tak energooszczędnym, jak to tylko możliwe. Udowodniono, że może on działać nawet w trudnych warunkach, takich jak zmienne temperatury i duże obciążenia udarowe.
Rozwiązania oferowane przez firmę SMC, dostawcę pneumatycznych i elektrycznych systemów automatyki, działającego na rynku niemieckim od 1978 r., pokazują, że prace badawczo-rozwojowe znajdują odzwierciedlenie nawet w najmniejszych komponentach. Ponadto stanowią one szeroką gamę wyjątkowo niezawodnych komponentów do szerokiego zakresu zastosowań w pneumatyce i automatyce.
Wyścig o planetę i wokół niej
Jeszcze przed przekroczeniem linii mety Herrmann potwierdził, że jakość i dokładność danych zostały zaakceptowane przez międzynarodowe bazy danych z najwyższymi flagami jakości. Wstępne wyniki pokazują ponadto, że zasolenie w oceanach świata ulega wahaniom: jest ono niskie na równiku, nawet na Oceanie Atlantyckim, który normalnie ma najwyższe zasolenie. Powodem tego jest występująca tam strefa konwergencji, w której duża ilość deszczu rozcieńcza wody powierzchniowe. Nawiasem mówiąc, inny jacht, należący do Francuza Fabrice'a Amedeo, był wyposażony w OceanPack™ RACE - oraz dodatkową jednostkę do pobierania próbek mikroplastiku - ale nie dotarł do mety. Po wyścigu jest się przed wyścigiem, mówi Herrmann, patrząc w przyszłość na kolejny wyścig Vendée Globe i Ocean Race, który rozpocznie się we wrześniu 2022 roku. I następnym razem znów będzie wyposażony w technologię pomiarową "Made in Germany". Herrmann z pewnością ma nadzieję, że zaangażowanie w projekt wzmocni wysiłki na rzecz ograniczenia globalnego ocieplenia. "To jest wyścig, który możemy i musimy wygrać".
Dane dotyczące emisji CO2 z regat Vendeé Globe 2020/2021 zarejestrowane przez OceanPack Race na jachcie "Seaexplorer - Yacht Club de Monaco" Borisa Herrmanna.
