Vandsystemer over hele verden er under pres. Hvert år bliver gamle rør ældre, mens befolkningen vokser og flere bygninger bliver opført. I USA går billioner af gallon drikkevand tabt på grund af lækager og brud, og den potentielle reparationsregning er forbløffende – 625 milliarder dollars over de næste 20 år bare til reparation af Amerikas skrantende vandnetværk.
Klimaændringer vil kun gøre problemet værre, da adgang til rent vand allerede er blevet et presserende globalt problem. I år har vandhanerne løbet tør i Johannesburg, mens Mexico City mister op til 40% af sit vand som følge af forfaldne net- og serviceforbindelser.
Men der er håb forude: Design and Make-virksomheder over hele verden reagerer på alvorlige miljøproblemer ved at prioritere bæredygtighed. Ifølge Autodesks rapport 2024 State of Design & Make (engelsk) gør 97% af virksomhederne på tværs af brancher en indsats for at forbedre bæredygtigheden. De bruger teknologi til at opfylde miljømæssige mål og skaber muligheder for at udvikle innovative løsninger og opbygge nye forretninger.
Den franske nystartede virksomhed ACWA Robotics er en af disse virksomheder. Den adresserer de kritiske udfordringer, som vandindustrien står over for, ved at udvikle robotteknologiske løsninger, der navigerer gennem rørsystemer for at indsamle data til mere effektiv vandforvaltning.
ACWA's autonome undervandsrobot afventer indføring i et testmiljø, der simulerer forholdene inde i et vandsystemrør. Billedet er stillet til rådighed af ACWA Robotics.
"ACWA står for Autonomous Clean Water Appliance," siger Jean-François Guiderdoni, administrerende direktør for ACWA Robotics. "På verdensplan bringer 40 millioner kilometer rør rent vand til bygninger, huse og virksomheder. Vi mister i gennemsnit 20% til 40% af det vand, der bæres af denne rygrad i vandfordelingen. Det er en enorm mængde, og det hænger sammen med rørenes tilstand."
For at forbedre situationen skal vandforsyninger forny, reparere og udskifte flere rør, så de mister mindre vand. Men, siger Guiderdoni, "Fordi al den infrastruktur blev installeret for længe siden og begravet, ved de ikke præcis, hvor og hvornår de skal fornyes."
For at give vandsystemoperatører de oplysninger, de har brug for, har ACWA Robotics været banebrydende inden for udviklingen af en leddelt modulær robot, der kan navigere kilometervis af rør alene uden at forstyrre vandforsyningen. Den bøjer og drejer, mens flere sensorer indsamler data til lokalisering af svage områder, lækageplaceringer og mere generelt identificere potentielle problempunkter for at hjælpe forsyningsselskaber med at træffe effektive foranstaltninger.
Robotten navigerer under vandet gennem et vandrør og indsamler data om rørets tilstand og potentielle problempunkter. Billedet er stillet til rådighed af ACWA Robotics.
Formålet med virksomhedens intelligente rørrobotter er at indsamle et komplet datasæt om vandnettets tilstand. "Vi beskæftiger os med de større rør, som kaldes fødere eller hovedledninger," siger Guiderdoni. "Dette er de strategiske rør, der, når de går i stykker, kan påvirke en hel by eller et kvarter og medføre massive økonomiske tab og sætte hele byens aktivitet i stå."
Robotterne opsamler målinger såsom rørdiameter, resttykkelse af røret på forskellige steder og områder, hvor korrosion opbygges, ved at udnytte HD-billeder og et helt sæt ikke-destruktive testteknologier (NDT). Ud over løbende tilstandsvurderinger kunne ACWA's robotter også indsamle aflæsninger for vandtemperatur, pH, strømningshastighed og turbiditet, hvor faste sensorer ikke kan nå, hvilket hjælper med at forbedre vandkvaliteten og ydeevnen.
Robottens rute langs rørledningen fastlægges, inden rejsen starter. Punkter er geo-lokaliseret efter længdegrad, breddegrad og højde over havets overflade, og firmaet siger, at det vil være i stand til at kalibrere en placering inden for en fejlmargin på 40 cm. Når robotten har fuldført sin mission, kører den tilbage til sit indgangspunkt eller til et foruddefineret udgangsområde.
En gengivelse af den leddelte robot viser, hvordan den bøjes for at navigere gennem et vandrør. Billedet er stillet til rådighed af ACWA Robotics.
Fra starten har ACWA's udfordring været at designe en enhed, der er kompakt og fleksibel nok til at navigere i vandsystemrør – lille nok til at lade vandet strømme uden afbrydelse, men alligevel stor nok til at bære de indbyggede systemer, der er nødvendige til dataindsamling.
Virksomheden henvendte sig til Autodesk Fusion for at bringe robotten til live med en hoveddel, der er lavet af aluminium og samlet af 250 dele. Dens eneste forudbyggede dele er motorer, kuglelejer, akseltætninger, møtrikker og bolte og batterier; alt andet er designet specielt til robotten.
Robottens designgruppe er opdelt i to team, ét for mekanisk design og ét for elektronik. Fusion hjalp begge team med at samarbejde problemfrit og skabe 2D- og 3D-tegninger, 3D-gengivne billeder og brugerdefinerede printkort, elektroniske kort og mekaniske dele. Holdene bruger Fusion Simulation Extension (engelsk) til at udføre og indsamle præcise analyser af stress og termiske simuleringer.
ACWA Robotics har testet sin autonome robot i simuleringer af barske forhold, der skubber vandtrykket op til 250 PSI og hastighedsstrømmen op til 1,5 m/s. Billedet er stillet til rådighed af ACWA Robotics.
Data, der er indsamlet af robotterne på deres tur gennem rørene, bruges til mere end at identificere lækager: Det etablerer en strukturel vurdering af røret. "Vi kan fortælle kunderne, hvor der er meget korrosion, defekte samlinger eller revner i betonrør," siger Guiderdoni og tilføjer, at disse oplysninger gør det muligt "at gribe ind, før der sker en lækage."
Oplysninger om strukturel vurdering kan give "et sæt spor, der hjælper forsyningsselskaber med at beslutte, hvor de skal reparere, hvor de ikke behøver at gøre noget, eller hvor de skal forny et rør i år eller måske om to, tre, fire eller fem år," siger han. "Det endelige mål er at give forsyningen et meget klart overblik over rørets tilstand, og hvordan de skal bruge deres penge."
Fremtidige udviklingsfaser vil se ACWA's robotter anvende AI-egenskaber for at forbedre, hvordan de indsamler data. "AI vil gøre det muligt for robotter at tilpasse sig dynamisk under deres missioner," siger han. "For eksempel kan en robot tage billeder inden i et vandrør. Den opdager måske en revne. Hvis denne revne har en bestemt form og en bestemt længde, stopper robotten og kigger nærmere. Dette er kun en måde, hvorpå AI proaktivt kan hjælpe med rørvedligeholdelse, mens den indsamler mere nøjagtige data."
Arbejdere implementerer et pilotprojekt med en prototyperobot med Aqua Publica, vandværket i ACWA's hjemby Bastia på øen Korsika. Billedet er stillet til rådighed af ACWA Robotics.
Mens ACWA Robotics' teknologi fortsætter med at udvikle sig, er rekruttering af dygtige talenter en løbende bekymring for firmaet, ligesom det er for mange virksomheder inden for design og fremstilling (engelsk). "Det er en udfordring at finde og fastholde talenter, især ingeniører," siger Guiderdoni. "Det er vigtigt for os at finde den rigtige person."
ACWA's kernemission om at løse kritiske bæredygtighedsproblemer giver imidlertid virksomheden en fordel, når den når ud til nye rekrutter. Ifølge State of Design & Make betragter 72% af virksomhedsledere bæredygtighed som en afgørende fastholdelse af talent (engelsk).
Guiderdoni bemærker, at unge medarbejdere ikke kun motiveres af kompensation og udfordrende arbejde, men også af følelsen af, at de har en positiv indvirkning på verden. "Du har en ny generation af mennesker, der ønsker at arbejde med bæredygtighed og gøre en forskel," siger han. "De mennesker, der slutter sig til os, kan blive teknologisk udfordret gennem deres arbejde, mens de ser virkningen af det, de laver. De ved, at de ikke bare er et tandhjul i maskinen."
Dagens vandsystemforvaltere står over for et voksende pres for at tackle udfordringerne med affald, manglende bevidsthed og endda magelighed, som får beslutninger om infrastrukturinvesteringer til at blive sparket ned ad vejen.
"I vand ændrer tingene sig langsomt," siger Guiderdoni. "Vi bringer ny teknologi ind i et ret konservativt miljø, men i øjeblikket er der en tendens til disruption og forandring. Tidligere kunne et vandforsyningsselskab have sagt: 'Nå, der vil altid være noget vandtab. Hvis der er et problem, hæver vi prisen." Det, de finder ud af nu, er, at prisen har nået en tærskel – den er nu højere – så de begynder at fokusere på ydeevne."
—Jean-François Guiderdoni, Administrerende direktør, ACWA Robotics
Presset for at handle på en mere miljøbevidst måde øges også. Ifølge rapporten State of Design & Make er fire ud af fem virksomheder motiverede til at indføre bæredygtighedsforanstaltninger (engelsk) af interessenternes krav over hele linjen. "Der er mange kilder til pres for at være mere bæredygtige. Der er mediepres, virksomhedspres, nye regler og incitamenter fra Europa-Kommissionen eller regeringerne," siger Guiderdoni. "Både regeringer og virksomheder er ved at indse, at der er et stort økonomisk potentiale i bæredygtighed. Det skaber faktisk værdi og skaber en god cyklus."
Da vandforsyninger kæmper med øget efterspørgsel, der intensiveres af klimaændringer, er det afgørende at maksimere værdien af eksisterende ressourcer – et kerneprincip for bæredygtighed. Guiderdoni bemærker, at de seneste industriforstyrrelser har inkluderet en stigning i nye teknologier til smart og præcist at finde lækager i vandrør. "Det, der kommer til at drive den næste fase, er forvaltning af aktiver. Det betyder, at man skal handle, inden rørene går i stykker," siger han. "Folk bliver nu bevidste om, at vand, og specifikt dets distributionsinfrastruktur, skal håndteres hurtigt. Jeg glæder mig til at gøre en forskel og vise, at vi vil være i stand til at hjælpe forsyningsselskaber med at foretage ændringer i de kommende år."
Mark de Wolf er freelancejournalist og prisvindende tekstforfatter med speciale i teknologihistorier. Født i Toronto. Fremstillet i London. Baseret i Zürich. Kontakt ham på markdewolf.com.
