Vattensystem över hela världen utsätts för påfrestningar. Varje år blir gamla rör äldre samtidigt som befolkningen växer och fler byggnader uppförs. I USA går biljoner liter dricksvatten förlorade på grund av läckor och brott och den potentiella reparationsnotan är häpnadsväckande – 625 miljarder USD under de närmaste 20 åren bara för att åtgärda USA:s eftersatta vattennät.
Klimatförändringarna kommer bara att förvärra problemet, eftersom tillgången till rent vatten redan har blivit en akut global fråga. I år har kranarna sinat i Johannesburg, medan Mexico City förlorar upp till 40 % av sitt vatten på grund av föråldrade ledningsnät och serviceanslutningar.
Men hoppet finns vid horisonten: Utvecklings- och tillverkningsföretag över hela världen reagerar på allvarliga miljöproblem genom att prioritera hållbarhet. Enligt Autodesks rapport 2024 State of Design & Make (engelska) vidtar 97 % av företagen i olika branscher åtgärder för att förbättra hållbarheten. De vänder sig till teknik för att uppfylla miljömål – och skapar möjligheter att utveckla innovativa lösningar och bygga nya verksamheter.
Det franska nystartsföretaget ACWA Robotics är ett av dessa. ACWA Robotics mål är att tackla de kritiska utmaningar som vattenindustrin står inför genom att utveckla robotlösningar som navigerar genom rörsystem för att samla in data för effektivare vattenhantering.
ACWA:s autonoma undervattensrobot väntar på att lastas in i en testmiljö som simulerar förhållanden inuti ett vattensystemrör. Bilden används med tillstånd av ACWA Robotics.
”ACWA står för Autonomous Clean Water Appliance”, säger Jean-François Guiderdoni, VD för ACWA Robotics. ”Över hela världen leder 40 miljoner kilometer rör rent vatten till byggnader, hus och företag. Vi förlorar i genomsnitt 20 till 40 procent av vattnet som transporteras genom denna ryggrad i vattendistributionen. Det är enorma mängder som relaterar till rörens skick.”
För att förbättra situationen måste vattenverken förnya, reparera och byta ut fler rör så att de förlorar mindre vatten. ”Men”, fortsätter Guiderdoni, ”Eftersom all sådan infrastruktur installerades för länge sedan under mark vet ingen exakt var och när den bör förnyas.”
För att förse vattensystemoperatörer med nödvändig information har ACWA Robotics banat väg för utvecklingen av en ledad modulär robot som kan navigera genom kilometervis av rör på egen hand, utan att störa vattenförsörjningen. Roboten böjs och vrider sig när flera sensorer samlar in data för att lokalisera svaga områden och läckageplatser och mer generellt identifiera potentiella problemområden för att hjälpa allmännyttiga företag att vidta effektiva åtgärder.
Roboten navigerar under vattnet genom ett rör och samlar in data om dess skick och potentiella problemområden. Bilden används med tillstånd av ACWA Robotics.
Målet med företagets intelligenta rörrobotar är att samla in en komplett datauppsättning om vattennätets tillstånd. ”Vi tar hand om de större rören, dem man kallar matar- eller huvudledningar”, säger Guiderdoni. ”Det här är de strategiska rören som vid en bristning kan påverka en hel stad eller stadsdel och resultera i enorma ekonomiska förluster som sätter käppar i hjulet för alla verksamheter.”
Robotarna samlar in mätvärden som t.ex. rörets diameter, resttjocklek på olika platser och områden där korrosion byggs upp, allt med hjälp av högupplösta bilder och en komplett uppsättning icke-destruktiva testtekniker (NDT). Utöver att köra tillståndsbedömningar kan ACWA:s robotar också samla in avläsningar för vattentemperatur, pH, flödeshastighet och grumlighet på ställen som fasta sensorer inte kan nå. Detta medverkar till att förbättra vattenkvaliteten och prestandan.
Robotens rutt längs en rörledning fastställs innan resan startar. Punkter georefereras efter longitud, latitud och höjd över havet. Enligt företaget kommer man att kunna kalibrera en plats med en felmarginal på 40 cm. När roboten har slutfört uppdraget tar den sig tillbaka till sin ingångspunkt eller till ett fördefinierat utgångsområde.
En rendering av den ledade roboten visar hur den böjs för att navigera genom ett vattenrör. Bilden används med tillstånd av ACWA Robotics.
Från början har ACWA:s utmaning varit att designa en enhet som är tillräckligt kompakt och flexibel för att navigera i vattensystemets rör – tillräckligt liten för att låta vattnet flöda utan avbrott, men ändå tillräckligt stor för att bära de inbyggda system som behövs för datainsamling.
Företaget vände sig till Autodesk Fusion för att förverkliga sin robot, med en huvudkropp av aluminium och sammansatt av 250 delar. Dess enda förbyggda delar är motorer, kullager, axeltätningar, muttrar och bultar samt batterier; allt annat är designat specifikt för roboten.
Robotens designgrupp är uppdelad i två team, ett för mekanisk konstruktion och ett för elektronik. Fusion hjälpte båda teamen att samarbeta sömlöst för att skapa 2D- och 3D-ritningar, 3D-renderade bilder och anpassade kretskort, elektroniska kort och mekaniska delar. Teamen använder Fusion Simulation Extension (engelska) för att genomföra och samla in exakta analyser av belastningssimuleringar och termiska simuleringar.
ACWA Robotics har testat sin autonoma robot i simuleringar av tuffa förhållanden, med ett vattentryck på upp till 250 PSI och ett hastighetsflöde på upp till 1,5 m/s. Bilden används med tillstånd av ACWA Robotics.
Data som samlas in av robotar i rör används för mer än att identifiera läckor: De används även för att upprätta en strukturell bedömning av röret. ”Vi kan berätta för kunderna var det finns mycket korrosion, felaktiga fogar eller sprickor i betongrör”, säger Guiderdoni och tillägger att denna information gör det möjligt ”att ingripa innan en läcka uppstår”.
Information om strukturella bedömningar kan ge ”en uppsättning ledtrådar som hjälper allmännyttiga företag att avgöra var de ska göra en reparation, var inga åtgärder behövs eller var de behöver förnya ett rör i år eller kanske om två, tre, fyra eller fem år”, säger han. ”Slutmålet är att ge kunden en mycket tydlig bild av rörets skick och hur de bör spendera sina pengar.”
I framtida utvecklingsfaser kommer ACWA:s robotar att använda artificiell intelligens (AI) för att förbättra sin datainsamling. ”Med AI kommer robotar att kunna anpassa sig dynamiskt under sina uppdrag”, säger han. ”En robot kan till exempel ta bilder inuti en vattenledning. Den kan upptäcka en spricka. Om sprickan har en viss form och längd stannar roboten och tittar närmare. Det här är bara en metod där AI proaktivt kan medverka till rörunderhåll och samtidigt samla in mer exakta data.”
Arbetare genomför ett pilotprojekt med en prototyprobot med Aqua Publica, vattenverket i ACWA:s hemstad Bastia på ön Korsika. Bilden används med tillstånd av ACWA Robotics.
Medan ACWA Robotics teknik fortsätter att utvecklas förblir rekryteringen av kvalificerade talanger ett ständigt problem för företaget, liksom för många andra aktörer inom utvecklings- och tillverkningsbranschen (engelska). ”Att hitta och behålla talanger är en utmaning, särskilt ingenjörer”, säger Guiderdoni. ”Det är viktigt för oss att hitta rätt person.”
ACWA:s kärnuppdrag att ta itu med kritiska hållbarhetsfrågor ger dock företaget en fördel när det gäller att nå ut till nya rekryter. Enligt State of Design & Make anser 72 % av företagsledarna (engelska) att hållbarhet är ett av de främsta argumenten.
Guiderdoni konstaterar att unga inte bara motiveras av ersättning och utmanande arbete utan också av känslan av att påverka världen på ett positivt sätt. ”Vi har en ny generation människor som vill arbeta med hållbarhet och påverka”, säger han. ”De som börjar hos oss kan utmanas tekniskt genom sitt arbete samtidigt som de ser effekten av sina insatser. De vet att de inte bara är en kugge i maskineriet.”
Dagens vattensystemförvaltare står inför ett växande tryck att ta itu med utmaningarna med avfall, brist på medvetenhet och rentav slöhet som gör att beslut om infrastrukturinvesteringar skjuts på framtiden.
”I vattnet förändras saker och ting långsamt”, säger Guiderdoni. ”Vi introducerar ny teknik i en ganska konservativ miljö, men för närvarande råder en trend av störning och förändring. Förr kunde ett vattenbolag säga: ”Ja ja, det kommer alltid att uppstå lite vattenförluster. Om det blir problem höjer vi priset.” Vad de upptäcker nu är att priset har nått en tröskel – det är numera dyrare – så de börjar sikta på prestanda.”
– Jean-François Guiderdoni, VD, ACWA Robotics
Pressen för att agera på ett mer miljömedvetet sätt ökar också. Enligt rapporten State of Design & Make är fyra av fem företag motiverade att vidta hållbarhetsåtgärder (engelska) genom krav från intressenter över hela linjen. ”Det finns många källor till påtryckningar för att bli mer hållbara – i form av påtryckningar från media, företagstryck, nya regler och incitament från EU-kommissionen eller regeringar”, säger Guiderdoni. ”Både regeringar och företag inser att det finns en stor ekonomisk potential i hållbarhet. Det är faktiskt att skapa värde och generera en god cirkel.”
När vattenverk brottas med ökad efterfrågan som intensifieras av klimatförändringarna är det viktigt att maximera värdet av befintliga resurser – en kärnprincip inom hållbarhet. Guiderdoni noterar att störningar i branschen på senare tid har inkluderat en våg av ny teknik för att på ett smart och exakt sätt hitta läckor i vattenledningar. ”Det är tillgångsförvaltning som kommer att driva nästa fas. Det innebär att agera innan rören går sönder”, säger han. ”Folk börjar bli medvetna om att vatten, och särskilt dess distributionsinfrastruktur, måste hanteras snabbt. Jag ser fram emot att göra skillnad och visa att vi kommer att kunna hjälpa energibolagen att göra förändringar under de kommande åren.”
Mark de Wolf är en frilansjournalist och prisbelönt copywriter som specialiserat sig på teknikberättelser. Född i Toronto. Tillverkad i London. Baserad i Zürich. Du når honom på markdewolf.com.
