Международна полярна фондация – Усъвършенствано пречистване и филтриране на вода

Иновативно управление на водата в изследователската станция „Принцеса Елизабет Антарктика“ („Princess Elisabeth Antarctica“)

Международната полярна фондация (IPF) използва решения на ifm за постигане на целта за нулеви емисии в Антарктика.

Сградите с нулеви емисии ще бъдат задължителни в Европа от 2028 г., както е определено от ЕС. Това, което все още повече или по-малко витае в нашата част на света, отдавна е реалност в Антарктида. Там „Принцеса Елизабет Антарктика“ („Princess Elisabeth Antarctica“), първата изследователска станция с нулеви емисии, се противопоставя на суровите условия. Емблематичната, авангардна сграда е дом на вероятно най-южното приложение на технологията за автоматизация на ifm.

Това е континент на крайностите. Лед с дебелина до 5000 метра, средна годишна температура от -55 °C, почти 6 месеца тъмнина: Антарктида е може би най-негостоприемното място за хора за постоянно заселване – и въпреки това изследователите редовно пътуват до Южния полюс, за да работят в голямо разнообразие от изследователски области като глациология, изследване на климата, микробиология и геология, всичко това, за да придобият по-добро разбиране за света.

За да улесни полярните изследвания, като същевременно защитава околната среда, Международната полярна фондация (IPF), в сътрудничество с белгийското правителство и множество частни партньори, основа изследователската станция „Принцеса Елизабет Антарктика“ („Princess Elisabeth Antarctica“) . Станцията, открита през 2009 г., е уникална с това, че е първата и засега единствена изследователска база в Антарктида, която работи без емисии. Станцията е населена четири месеца в годината и през осемте зимни месеца продължава да работи автономно, като събира изследователски данни и ги изпраща до Белгия чрез сателит.

Нулеви емисии дори при консумация на вода

Електричеството, необходимо за работата на централата, се генерира от вятърна и слънчева енергия. Снегът и ледът осигуряват вода на изследователите и техниците. И точно тук, в производството и пречистването на водата, има голяма отговорност: „За да изпълним мандата за нулеви емисии в управлението на водите, възстановяването на чистотата на водата, извлечена от снега, след като се използва и преди да бъде върната в природата, е от решаващо значение. Това е единственият начин, по който можем наистина да затворим водния цикъл и да минимизираме въздействието си върху антарктическата природа“, казва Аймар де Лихтервелде, инженерът, отговорен за проекта.

От 16 до 50 души

За да продължи това в бъдеще, нова пречиствателна станция беше пусната в експлоатация през антарктическото лято на 2023/24 г. „Полярната станция, построена през 2009 г., е предназначена за 16 души. Днес през летните месеци тук работят между 40 и 50 души. Поради това пречиствателната станция трябваше да бъде разширена, за да продължи да отговаря на търсенето – и да може да обработва по-голям обем промишлена вода.”

По-висок процент на рециклиране, по-ниска консумация на енергия

Аймар де Лихтервелде (Aymar de Lichtervelde) обяснява какво означава това в цифри: “Ние оценяваме дневната нужда от вода от около 50 литра на човек. Това е три пъти по-малко от средното потребление на домакинствата в Европа. Важно е да се спомене това, защото, както при енергията, първата стъпка винаги е да се намали консумацията. Следващата стъпка се отнася до извличането на вода: генерираме 60 процента от нашата вода от природата, като топим снега, обогатяваме го с минерали и го преработваме в питейна вода. 40 процента се използват повторно от пречистените отпадъчни води.” Този висок дял на повторно използваната вода се дължи на новата пречиствателна станция – преди само 20 процента от водата можеше да се използва повторно. Увеличението има положителен ефект върху енергийните нужди на станцията, тъй като рециклирането на водата изисква десет пъти по-малко енергия от топенето на сняг.

От 55 литра промишлена вода остават 30 грама суха утайка

“Сега можем да третираме 100 процента от сивата и черна вода, генерирана в инсталацията, или за да я захраним обратно във вътрешния си цикъл, или за да я върнем в природата като пречистена вода. Тъй като Антарктида не е държава, няма установени стандарти за качеството на водата, която имаме право да изхвърляме. Мадридският протокол определя няколко най-добри практики, които трябва да се следват, но не предоставя количествени стандарти. Затова следваме препоръките за пиене на вода, определени от Световната здравна организация. Тази основа е амбициозна от екологична гледна точка и също така е полезна за нашите операции, тъй като след това можем да използваме повторно водата, без това да е проблем за потребителите.” Няколко други цифри също са впечатляващи: пречиствателната станция може да пречиства 54 от 55 литра сива и черна вода, превръщайки ги в свръхчиста вода; остават само 30 грама суха утайка на ден, останалото се изпарява; утайката се събира и след няколко години се изнася в Южна Африка за изгаряне.

Добавянето на IO-Link скоро стана очевидно

“Всичко това може да бъде постигнато в устойчив мащаб, само ако системата функционира правилно,” казва Аймар де Лихтервелде. “Поради тази причина, когато започнахме да планираме новата пречиствателна станция преди две години, решихме да използваме технология, която е здрава, лесна за поддържане и лесна за подмяна при спешни случаи. Когато разгледахме по-отблизо IO-Link, скоро разбрахме, че искаме да използваме тази технология, за да интегрираме сензорите в завода, тъй като ни предлагат добавена стойност по толкова много начини.”IO-Link е цифрова комуникационна система от точка до точка в която сензорите предават своите данни на мастер, който след това ги препраща към fieldbus ниво . Вместо да се полагат кабели от всеки сензор в контролния шкаф, както при традиционното аналогово окабеляване, сензорните сигнали могат да се събират децентрализирано от съвместими на място IO-Link мастери, след което да се обединяват и предават на следващото най-високо полево ниво.

Проста настройка на параметрите, лесен монтаж на място

“Съвместимите на място IO-Link мастери на ifm значително намалиха сложността на окабеляването“, казва Аймар де Лихтервелде. Друго предимство на технологията е, че параметрите на отделните сензори могат да се записват на съответния мастер. При смяна на дефектен сензор с идентичен модел, параметрите се прехвърлят автоматично към новото устройство. “Това е изключително ценно за нас, тъй като подмяната на място може да се извърши бързо и лесно. И дори от не техници.”

Принцеса Елизабет Антарктика е достъпна за изследователите само четири месеца в годината. Това ценно време я прави още по-важна за надеждната работа на системите. “Ето защо ние построихме напълно новия завод в Белгия предварително и го тествахме интензивно. След това всичко беше разглобено на по-малки компоненти за транспортиране. И тук принципът IO-Link ни послужи добре, тъй като стандартизираните конектори M12 означаваха, че повторното окабеляване на място беше извършено без грешки и за кратко време.”

SM разходомер: направен за затворени пространства

Новата инсталация, състояща се от две резервни системи, е оборудвана със SM разходомери от специалист по автоматизация на ifm. В допълнение към текущия дебит, те също отчитат общия дебит и температурата на средата. Всички стойности се показват ясно на дисплея. Ако желаете, червена/зелена промяна на цвета показва дали стойностите са в или извън целевия диапазон. Оптимизираната измервателна тръба осигурява по-ниска загуба на налягане, така че мощността на помпата може да бъде намалена. Не е необходима нито входна, нито изходна тръба. Това е огромно предимство, особено в затворени пространства. Други сензори, включително сензори за клапани и сензори за ниво, предоставят допълнителна важна информация за текущото състояние на пречистването на водата.

Мониторинг на състоянието на инсталацията и чрез отдалечен достъп

Информация, свързана с контролера и за непрекъснато наблюдение на състоянието, т.е. всички измерени стойности също се предават на IT ниво – заедно с допълнителни диагностични данни, които предоставят информация за текущото състояние на всеки отделен IO-Link сензор. “Това не само опростява поддръжката, когато сме на станцията, но също така ни позволява да наблюдаваме дистанционно условията на инсталацията през зимните месеци на Антарктида – и да я подготвим за използване през следващия изследователски сезон.”

Съвместимите на място IO-Link мастери на ifm значително намалиха сложността на окабеляването. Това е изключително ценно за нас, тъй като подмяната на място може да се извърши бързо и лесно.

Аймар де Лихтервелде (Aymar de Lichtervelde) Инженер, отговорен за проекта

Относно IPF

Основана през 2002 г. от белгийски учен и полярен изследовател, Международната полярна фондация, базирана в Брюксел, представлява нов вид връзка между науката и обществото. Фондацията се стреми да насърчава ролята на науката и изследванията в полярните региони чрез преразглеждане на взаимната свързаност на нашата планета, нейната крехкост, въздействието на човешката дейност върху околната среда и еволюцията на хилядолетните климатични цикли.