Droner skal gi autonom klimaovervåking

Uansett hvor eksotisk arktiske strøk og permafrost-områder kan høres ut, er det både vanskelig, dyrt og tidkrevende å gjøre feltarbeid der. Enten det er på Svalbard i vintermørket i 20 minusgrader, eller i ei palsmyr på Finnmarksvidda hvor du får flere myggstikk enn prøveresultater.

Et EU-prosjekt ledet av forskningsinstituttet NILU har i over tre år jobbet for å utvikle en løsning som gjør at forskerne mer effektivt skal kunne overvåke lokale utslipp av klimagasser i vanskelig tilgjengelige områder på høye breddegrader.

Nå mener de at de har funnet suksessoppskriften.

Kostnadseffektivt

– Ved å bruke stasjonære målinger som tårn og målekamre i kombinasjon med droner, mener vi at vi har utviklet en løsning som krever minimalt med oppfølging og ettersyn når utstyret først er utplasser, sier prosjektkoordinator og seniorforsker Tuan-Vu Cao i NILU.

Dermed kan de måle konsentrasjoner av klimagasser som karbondioksid og metan på en skala fra noen meter til flere kilometers romlig oppløsning selv i svært utilgjengelige områder, forklarer seniorforskeren.

Oppgaven har vært å utvikle en ny metodikk og kostnadseffektiv teknologi for autonom overvåking av CO2- og CH4-utslipp som kan distribueres bredt.

Dette for å svare på EUs mål om kontinuerlige, lokale målinger i større geografiske områder, og da særlig i områder som er ekstra utsatt for klimaendringer. For sannheten er jo at disse områdene oftest også er vanskelig tilgjengelige.

Fordi EU vil at ikke bare land og nasjonale forskningsinstitusjoner, men også industriaktører skal overvåke egne utslipp, har et kriterium vært at løsningen skal kunne brukes av næringslivet – enten det er bønder, renovasjons- eller oljeselskaper. De skal kunne leie en pakke med målere, drone og dokkingstasjon for å få full kontroll på hvilke klimagasser de slipper ut.

De siste par årene har NILU testet løsningen i Bordeaux i Frankrike, i myrområder i Finland, og på Svalbard.

– Den siste testperioden på Svalbard viste at teknologiene våre kan operere under tøffe, arktiske forhold. Nå er vi ett skritt nærmere pålitelig og langsiktig overvåking av klimagasser i våtmarker og permafrostområder som tiner, sier ingeniør Torbjørn Heltne ved NILU.

Utvikling for 33,5 mill.

EU mener at dagens målinger i stor grad vurderer storskala data om klimagassutslipp, mens konsentrerte lokale utslipp og småskala data blir oversett. Derfor har de gitt prosjektet NILU leder 2,64 millioner euro i støtte.

Den totale kostnadsrammen over prosjektperioden på 3,5 år er drøyt 3 millioner euro, eller cirka 33,5 millioner kroner.

Prosjektet, som kalles MISO, avsluttes i juni.

– Hva gjenstår av arbeid nå i prosjektets innspurt?

– Vi bruker mye tid på dataanalyse, og optimalisering av løsninger som gir sluttbrukere og interessenter fullt utbytte av MISO-systemene. Foreløpig er ikke dette en plug-and-play-løsning: Vi må tilpasse systemet til hver brukers behov, og vi trenger fortsatt teknisk ekspertise for å kalibrere enheter, integrere sensorer i dronene og sette opp dronenes flyruter.

I utgangspunktet vil NILU eie produktet, mens de må leie inn komponenter som dronesystemet fra sin samarbeidspartner Azur Drones eller andre, forklarer Huy Duong Gia, som er PhD-stipendiat.

NILU har fått 480.000 kroner i støtte fra Forskningsrådet til kommersialiseringsbiten av prosjektet.

Fransk drone

Da de skulle velge dronepartner, var det vanskelig å finne mange kandidater. De trengte et UAV-system som ikke bare kunne operere i dagslys styrt av et menneske, men som faktisk ville fungere autonomt uten menneskelig inngripen – i umenneskelige forhold.

Digitaliseringsdirektør Rune Ødegård i NILU sier at det gjorde valget enkelt:

– Azur Drones er et av de beste autonome dronesystemene i Europa. De kan fly autonomt, og har autonom start, landing, banefølging og selvlading. Vi vurderte det til å være den beste løsningen når dronene må fungere med minimal menneskelig kontakt i avsidesliggende områder, sier han.

Dronen opererer fra en dokkingstasjon utstyrt med internett og ladefasiliteter. Den flyr ut på forhåndsprogrammerte ruter for å samle inn utslippsdata fra bakkebaserte måleenheter som er installert innen en radius på 10 kilometer.

Enhetene laster automatisk opp dataene sine til dronen når den er i nærheten, og når dronen returnerer til dokkingen laster den opp de innsamlede dataene til en skybasert dataplattform mens den lader.

Fra denne skytjenesten blir dataene tilgjengeliggjort for brukerne slik at de kan analysere utslippsdataene.

De neste svarene

MISO-prosjektet håper å kunne bidra til at vi får svar på uavklarte spørsmål:

• Hvor kommer egentlig utslippene av CO2 og CH4 fra?
• Er det menneskeskapte eller naturlige kilder?
• Hvordan endrer utslippene seg over tid?
• Hvilken innvirkning har ekstreme hendelser som tørke på utslippene av disse klimagassene?

Ifølge Tuan-Vu Cao er vi avhengige av lokale målinger for å forstå småskala utslipp og kunne lage realistiske, regionale klimabudsjetter.

– Nylige fremskritt innen satellitteknologi, atmosfærisk inversjonsmodellering og måleteknikker har gjort det mulig å overvåke klimagassutslipp i stor skala, men det kreves mengder av data for å identifisere nøyaktige kilder til disse utslippene, og nivåer av gasser. Per i dag er det bare Zeppelin-observatoriet som permanent overvåker klimagasser i den norske delen av Arktis. Det gjør overvåkingen av endringer i den pan-arktiske klimagassbalansen svært utforende, sier Cao, og legger til:

– Vi trenger lokale målepunkter for å vite hvor mye CO2- og CH4-utslippene i vanskelig tilgjengelige områder endrer seg over tid. Vi håper vårt system vil fylle disse hullene. Jeg mener det vil gi en banebrytende forståelse av karbonbudsjettene her i nord.