Mednarodna polarna fundacija (IPF) – Napredno čiščenje in filtriranje vode

Inovativno upravljanje z vodo na raziskovalni postaji Princess Elisabeth Antarctica

Mednarodna polarna fundacija (IPF) uporablja rešitve družbe ifm za doseganje cilja ničelnih emisij na Antarktiki.

Stavbe z ničelnimi emisijami bodo v Evropi obvezne od leta 2028, kot je določila EU. Kar je v našem delu sveta še vedno bolj ali manj v zraku, je na Antarktiki že dolgo resničnost. Prva raziskovalna postaja z ničelnimi emisijami Princess Elisabeth Antarctica kljubuje ostrim razmeram. V ikonični, avantgardni stavbi se nahaja verjetno najjužnejša uporaba tehnologije za avtomatizacijo družbe ifm.

To je celina skrajnosti. Do 5000 metrov debel led, povprečna letna temperatura -55 °C, skoraj šest mesecev teme: Antarktika je verjetno najbolj negostoljuben kraj za stalno naselitev ljudi, kljub temu pa raziskovalci redno potujejo na južni pol, da bi delali na različnih raziskovalnih področjih, kot so glaciologija, podnebne raziskave, mikrobiologija in geologija, ter tako bolje razumeli svet.

Mednarodna polarna fundacija (IPF) je v sodelovanju z belgijsko vlado in številnimi zasebnimi partnerji ustanovila raziskovalno postajo Princess Elisabeth Antarctica, da bi omogočila polarne raziskave ob hkratnem varovanju okolja. Postaja, ki so jo odprli leta 2009, je edinstvena, saj je prva in doslej edina raziskovalna baza na Antarktiki, ki deluje brez emisij. Postaja je štiri mesece na leto naseljena, v osmih zimskih mesecih pa deluje avtonomno in zbira raziskovalne podatke ter jih prek satelita pošilja v Belgijo.

Ničelne emisije tudi pri porabi vode

Električna energija, ki je potrebna za delovanje elektrarne, se proizvaja z vetrno in sončno energijo. Sneg in led zagotavljata raziskovalcem in tehnikom vodo. In prav tu, pri proizvodnji in čiščenju vode, se skriva velika odgovornost: »Da bi izpolnili zahtevo po ničelnih emisijah pri upravljanju z vodo, je ključnega pomena obnoviti čistost vode, pridobljene iz snega po uporabi in pred vrnitvijo v naravo. To je edini način, da lahko resnično zapremo vodni krog in zmanjšamo naš vpliv na antarktično naravo,« pravi Aymar de Lichtervelde, inženir, odgovoren za projekt.

Od 16 do 50 oseb

Da bi se to nadaljevalo tudi v prihodnosti, je bila poleti 2023/24 na Antarktiki vzpostavljena nova čistilna naprava za vodo. »Polarna postaja, zgrajena leta 2009, je bila zasnovana za 16 ljudi. Danes tu v poletnih mesecih dela od 40 do 50 ljudi. Zato je bilo treba čistilno napravo razširiti, da bi lahko še naprej zadovoljevala potrebe - in da bi lahko obdelovala večje količine industrijske vode.«

Večja stopnja recikliranja, manjša poraba energije

Aymar de Lichtervelde pojasnjuje, kaj to pomeni v številkah: »Ocenjujemo, da je dnevna potreba po vodi približno 50 litrov na osebo. To je trikrat manj od povprečne porabe gospodinjstev v Evropi. To je pomembno omeniti, ker je, enako kot pri energiji, prvi korak vedno zmanjšanje porabe. Naslednji korak je pridobivanje vode: 60 odstotkov vode pridobivamo iz narave s taljenjem snega, obogatitvijo z minerali in predelavo v pitno vodo. 40 odstotkov se ponovno uporabi iz očiščene odpadne vode.« Tako visok delež ponovno uporabljene vode je posledica nove čistilne naprave – prej je bilo mogoče ponovno uporabiti le 20 odstotkov vode. To povečanje pozitivno vpliva na energetske potrebe postaje, saj recikliranje vode zahteva desetkrat manj energije kot taljenje snega.

Iz 55 litrov industrijske vode ostane 30 gramov suhega blata

»Zdaj lahko očistimo 100 odstotkov sive in črne vode, ki nastane v obratu, in jo vrnemo v naš notranji krog ali pa jo kot prečiščeno vodo vrnemo naravi. Ker Antarktika ni država, ni določenih standardov za kakovost vode, ki jo smemo odvajati. Madridski protokol določa več najboljših praks, ki jih je treba upoštevati, vendar ne vsebuje kvantitativnih standardov. Zato upoštevamo priporočila za pitno vodo, ki jih je določila Svetovna zdravstvena organizacija. Ta osnova je ambiciozna z ekološkega vidika in koristna tudi za naše delovanje, saj lahko vodo ponovno uporabimo, ne da bi to predstavljalo težavo za uporabnike.« Tudi nekatere druge številke so impresivne: čistilna naprava lahko očisti 54 od 55 litrov sive in črne vode ter jo spremeni v zelo čisto vodo; na dan ostane le 30 gramov suhega blata, ostalo izhlapi; blato se zbira in po nekaj letih izvozi v Južno Afriko, kjer ga sežgejo.

Dodana vrednost IO-Link je kmalu postala očitna

»Vse to je mogoče trajnostno doseči le, če sistem pravilno deluje,« pravi Aymar de Lichtervelde. »Zato smo se pred dvema letoma, ko smo začeli načrtovati novo čistilno napravo, odločili, da uporabimo tehnologijo, ki je robustna, enostavna za vzdrževanje in enostavna za zamenjavo v nujnih primerih. Ko smo si podrobneje ogledali tehnologijo IO-Link, smo kmalu ugotovili, da želimo to tehnologijo uporabiti za integracijo senzorjev v obrat, saj nam je v številnih pogledih ponudila dodano vrednost. »IO-Link je digitalni komunikacijski sistem od točke do točke, v katerem senzorji pošiljajo podatke master enoti, ki jih nato posreduje na raven področnega vodila. Namesto da bi od vsakega senzorja v krmilno omarico napeljali kable kot pri običajni analogni napeljavi, lahko signale senzorjev decentralno zbirajo s terenom združljive enote IO-Link master, nato pa jih povežejo in prenesejo na naslednjo najvišjo področno raven.

Enostavna nastavitev parametrov, enostavna namestitev na lokaciji

»S terensko združljivimi enotami IO-Link master družbe ifm smo bistveno zmanjšali zapletenost ožičenja,« pravi Aymar de Lichtervelde. Dodatna prednost tehnologije je, da je mogoče parametre posameznih senzorjev shraniti na ustreznem glavnem strežniku. Pri zamenjavi okvarjenega senzorja z enakim modelom se parametri samodejno prenesejo v novo napravo. »To je za nas zelo dragoceno, saj lahko zamenjavo na kraju samem opravimo hitro in enostavno. In to tudi za tiste, ki niso tehniki.«

Postaja Princess Elisabeth Antarctica je raziskovalcem na voljo le štiri mesece v letu. Zaradi tega dragocenega časa je še toliko bolj pomembno, da sistemi delujejo zanesljivo. »Zato smo v Belgiji predhodno zgradili popolnoma nov obrat in ga intenzivno testirali. Vse je bilo nato razstavljeno na manjše sestavne dele, primerne za pošiljanje. Tudi tu nam je načelo IO-Link dobro služilo, saj so standardizirani priključki M12 pomenili, da je bilo ponovno ožičenje na kraju samem izvedeno brez napak in v kratkem času.«

Merilnik pretoka SM: izdelan za zaprte prostore

Novi obrat, sestavljen iz dveh redundantnih sistemov, je bil opremljen z merilniki pretoka SM družbe ifm, specializirane za avtomatizacijo. Poleg trenutne stopnje pretoka zaznavajo tudi skupni pretok in temperaturo medija. Vse vrednosti so jasno prikazane na zaslonu. Če želite, sprememba rdeče/zelene barve pokaže, ali so vrednosti znotraj ali zunaj ciljnega območja. Optimizirana merilna cev zagotavlja manjšo izgubo tlaka, zato je mogoče zmanjšati moč črpalke. Vhodna in izhodna cev nista potrebni. To je velika prednost, zlasti v zaprtih prostorih. Drugi senzorji, vključno s senzorji ventilov in senzorji nivoja, zagotavljajo dodatne pomembne informacije o trenutnem stanju čiščenja vode.

Spremljanje stanja naprave tudi prek oddaljenega dostopa

Informacije, ki so pomembne za krmilnik in stalno spremljanje stanja, tj. vse izmerjene vrednosti, se prav tako prenesejo na raven IT - skupaj z dodatnimi diagnostičnimi podatki, ki zagotavljajo informacije o trenutnem stanju vsakega posameznega senzorja IO-Link. »To ne le poenostavlja vzdrževanje na postaji, temveč nam tudi omogoča, da na daljavo spremljamo stanje obrata na Antarktiki v zimskih mesecih in ga pripravimo za uporabo v naslednji raziskovalni sezoni.«

Terensko združljive enote IO-Link master družbe ifm so bistveno zmanjšale zapletenost ožičenja. To je za nas zelo dragoceno, saj lahko zamenjavo na kraju samem opravimo hitro in enostavno.

Aymar de Lichtervelde Inženir, odgovoren za projekt

O podjetju IPF

Mednarodna polarna fundacija (IPF) s sedežem v Bruslju, ki sta jo leta 2002 ustanovila belgijski znanstvenik in polarni raziskovalec, predstavlja novo vrsto povezave med znanostjo in družbo. Fundacija si prizadeva spodbujati vlogo znanosti in raziskav v polarnih regijah s ponovnim preučevanjem medsebojne povezanosti našega planeta, njegove krhkosti, vpliva človekovih dejavnosti na okolje in razvoja tisočletnih podnebnih ciklov.