Vi redder fisken fra "dykkersyken"

Prosjektleder er Sebastian F. Stranzl fra NORCE LFI – Laboratorium for ferskvannsøkologi og innlandsfiske.

– Vi utvikler ny teknologi og sikrer informasjon om blant annet gassovermetning i vannet rundt kraftverkene i sanntid slik at ikke fisk og bunndyr skades eller dør, forteller Stranzl.

Oppgaven i iamp-HYDRO er: Pålitelig overvåking av viktige fysiske parametere knyttet til regulering av vannkraft (temperatur, vannstand, gassovermetning pH og oksygen).

NORCE leder arbeidspakke 4 (Ecology Monitoring Sensor Development) og arbeidspakke 5 (ecology data analysis). Vi har fått finansiering til å utvikle en probe som kan registrere forhold som kan være skadelig for fisk i sanntid og sender melding om at kraftverksdriften må tilpasses.

EU-prosjektets fokus er:

Vannkraft vil spille en avgjørende rolle i fremtidens energiverden; en energiverden som gjennomgår en grunnleggende endring medmer digitalisering. Som et resultat blir kraftsystemene mer grundig overvåket, og kunstig intelligens (KI) og store datamengder implementeres i daglig drift.

Imidlertid er dagens vannkraftverk i EU gamle. Det er anslått at 50 prosent av dem vil kreve modernisering før 2030. Spesielt er moderniseringstiltak knyttet til digitalisering nødvendig på kort og mellomlang sikt. Dette for å tilby forbedrede tjenester, øke nettets fleksibilitet, miljømessig og sosioøkonomisk bærekraft, og for å fremme den grønne og digitale overgangen i Europa. Her kommer våre sensorer inn og skal sikre at vannkraftverkene skader minst mulig. De fem pilotene i Spania og Hellas er de første som nyter godt av NORCE sin teknologiske nyskaping.

Hos oss på NORCE gjør vi dette

Sebastian, er når vi møter han og teamet, nede på labben med NORCE-kollegene Rowan Hamper, Bård Henriksen og Gro Fonnes. Fonnes og Henriksen jobber på teknologiavdelingen i NORCE, og er nøkkelpersoner for at Sebastian kan levere på det han han lovet.

– Vi ville ha en digital, ferdig kalibrert sonde som kan kobles på en logger eller lagringsenhet og som så kan kommunisere direkte med kraftverket i sanntid og samtidig sende informasjonen til skyen, forteller Sebastian f. Stranzl.

Og det har han fått. Fiks ferdig og perfekt fungerende, laget i NORCE av teknologikolleger tilknyttet forskningsgruppene Autonome systemer og IOT og Digitale systemer. I labben går forskningsteamet gjennom rekken av nyutviklede prober, sensorer og datapakker som skal kobles rundt kraftverkene.

Gassovermetning eller dykkersyke

Dykkersyke for en fisk, er vel ikke noe du har tenkt over, men det er nettopp det, det også handler om.

– Fiskenes tålegrense for gassbobler i vannet er ulikt fra art til art, forteller Rowan Hamper.

– Gassovermetning oppstår når luft løses under trykk i vann. Når vannet kommer tilbake på atmosfærisk trykk, det vil si når boblene kommer opp igjen til overflaten, kan dette være skadelig for fisk og bunndyr.

Dette er kunnskap kjent fra menneskenes verden også. De fleste av oss har hørt om dykkersyke som oppstår hvis en dykker etter å ha dykket dypt stiger for raskt opp og slik får bobler i blodet som kan gjøre hen svært syk, ja til og med dødelig syk.

– Ja, det kan godt sammenlignes med dykkersyke, sier Rowan Hamper.

Det endelige målet er å kunne tilby overvåking med høy stabilitet og nøyaktighet og en modell som kan varsle om ugunstige forhold og dermed bidra til en mer miljøvennlig kraftproduksjon.

Hva er hva og hvilken funksjon har de ulike bitene?

De nye sensorene er utviklet under ledelse av Bård Henriksen. De bygger på årelang erfaring med bygging av sensorer for måling i vann, luft og på land.

NORCE har her utviklet en datalogger som i tillegg til å lagre data lokalt, også sender sanntidsdata over LTE-M (4G/5G) til vår interne skyløsning (database). Derfra kan data distribueres til ulike brukere.

– Dataloggeren kan operere i flere år på bare noen små batterier og tilpasses ulike sonder. NORCE har utviklet en TDG (Total Dissoolved Gas) sonde som i tillegg til TDG også måler vanntemperatur og vannstand. Kommersielle oksygen- og pH-sonder er også integrert med dataloggeren slik at flere miljøparametre kan overvåkes samtidig. Til sammen blir dette en sensor som kan oppdage og rapportere nøkkelmiljøparametere i elver, som gassovermetning og avvik i strøm eller temperatur

– I tillegg i iamp-HYDRO prosjektet kommuniserer disse smarte sensorene via NORCE direkte til kraftverkets driftsoperatør. Slik kan vannkraftverkets eier sørge for miljøvennlig vanntilførsel slik at fiskene ikke skades, sier Henriksen og legger til:

– Løsningen gjør det også mulig å inkludere ekstra sensorer i denne plattformen når det er påkrevd av den som benytter utstyret.

Konvertering av eksisterende analoge gassovermetningsmålere til digitale sensorer, fører også til redusert strømforbruk og forbedret nøyaktighet.

Rowan Hamper hadde hele lasten av prober med til oppkobling i Spania og Hellas nå i forrige uke. Etter at han nå har satt probene ut i elevene og koblet opp dataloggerne hos kraftverkene, er datafangsten lokalt i EU-pilotene i gang.

– Nå kan vi endelig begynne å sjekke ut dataene her hjemme på datamaskinene våre, forteller Gro Fonnes.

Der 4G/5G ikke er tilgjengelig, sendes dataen først til en Raspberry Pi, som deretter sender dataen videre til skytjenesten. Gro Fonnes har ansvaret for Raspberry-ene og for programvaren som lagrer data fra skyen i en database og viser data i et dashboard. Dette muliggjør sanntidsavlesing og den viktige overvåkingen av dataen fra elvene og vannet rundt kraftverket.