Jeszcze kilka lat temu widok drona w powietrzu budził poruszenie i zaciekawienie. Teraz jednak już przywykliśmy do ich obecności i tego, że są wykorzystywane w wielu różnych dziedzinach życia. Górnictwo, nauka i prace badawcze nie są w tym przypadku wyjątkiem. Te światy doskonale łączy Główny Instytut Górnictwa-Państwowy Instytut Badawczy, który posiada swoją „eskadrę” dronów. Dwie najnowsze maszyny są wykorzystywane w projekcie REM – realizowanym wspólnie między innymi z Jastrzębską Spółką Węglową – poświęconym redukcji emisji metanu
z szybu wentylacyjnego kopalni.
– Projekt REM w dużym skrócie dotyczy ograniczenia emisji metanu do atmosfery. Tłem dla jego realizacji jest unijna dyrektywa metanowa, która zakłada, że w przeciągu najbliższych lat zostaną wprowadzone opłaty, które za emisję gazu do atmosfery będzie musiał ponosić operator kopalni. Problem polega na tym, że dopiero teraz trwają prace mające na celu określenie wiarygodnej metodyki, jak tę emisję mierzyć. W polskich kopalniach od lat pomiary opiera się na czujnikach stacjonarnych. Na świecie pracuje się także z wykorzystaniem technik satelitarnych. To może robić wrażenie, ale musimy sobie zdawać sprawę z ograniczeń tego typu narzędzi. Przykładowo satelita nie może robić pomiarów w nocy i przy zachmurzeniu, a dokładność lokalizacji źródła emisji jest stosunkowo mała. My stawiamy na drony i z tego, co wiemy, jesteśmy pionierami w tym zakresie – tłumaczy Aleksander Wrana z Zakładu Technologii Eksploatacji, Tąpań i Oceny Ryzyka GIG-PIB, który jest koordynatorem projektu REM.
Satelita nad kopalnią
Jednostką w Europie, która ma określić metodykę pomiaru emisji, jest IMEO (International Methane Emissions Observatory). W tej dyskusji uczestniczy także GIG-PIB.
– W ramach projektu REM chcemy porównać pomiary, które uzyskujemy na czujnikach stacjonarnych, dronach i satelitach. Chcemy ustalić, która z tych metod jest najbardziej dokładna albo jak je połączyć, by pomiar był jak najbardziej wiarygodny. Taką szansę stwarza nam Kopalnia Doświadczalna Barbara, która nie jest kopalnią metanową, bo dzięki temu, poprzez podawanie znanej nam ilości metanu szybem wdechowym, jesteśmy pewni, jaka jego ilość jest emitowana szybem wydechowym i na tej bazie możemy porównać różne techniki pomiarowe i ocenić ich dokładność – wyjaśnia Wrana.
Do tej pory w KD Barbara były wykonywane już loty próbne szybu wydechowego. Konkretne pomiary są jednak planowane na jesień. Wówczas w tym samym momencie wykonane zostaną pomiary w wykorzystaniem czujników stacjonarnych, dronów i technik satelitarnych.
– Aby to skoordynować, będziemy współpracować z Europejską Agencją Kosmiczną, kanadyjską firmą GHGSat, która specjalizuje się w pomiarach z wykorzystaniem satelitów. Naszym zadaniem będzie idealne zgranie w czasie przelotu satelity nad punktem pomiarowym i zebranie danych z czujników. Nasze „okienko” będzie trwało kilkanaście minut i wszystkie czujniki pod ziemią, na dronach i z kosmosu będą wycelowane w kopalnię Barbara – dodaje koordynator projektu.
Zaczęło się od niskiej emisji
Pierwszy etap realizacji projektu polegał na doborze sprzętu. GIG-PIB ma już bogate doświadczenie w zakresie wykorzystania dronów, bo przy ich pomocy pomagał tropić niską emisję.
– To było kilka lat temu. Tamten dron był konstrukcją wykonaną na zamówienie i dostarczyła go nam firma specjalizująca się w modelarstwie. Czujnik do pomiaru emisji, który był zamontowany w tej maszynie, był naszego autorstwa. To był czas, kiedy nie można było iść do sklepu i kupić gotowca, tylko trzeba było go poskładać z różnych komponentów. Teraz mogę powiedzieć, że to był bardzo toporny dron i wręcz „analogowy” – mówi Andrzej Ferenc, specjalista w Zakładzie Akustyki, Elektroniki i Rozwiązań IT w GIG-PIB.
Dwa najnowsze nabytki Instytutu, które są wykorzystywane w projekcie REM, to drony Matrice DJI 350 RTK. Pierwszy z nich jest wyposażony w czujnik metanu, a drugi w detektor tego gazu.
– Każdy z nich waży 6,5 kg i ma 3 kg udźwigu. Oczywiście latać możemy nim do pułapu określonego
w przepisach, czyli do 120 m. Detektor laserowy umieszczony na jednej z maszyn pozwala z odległości 300 m określić stężenia metanu w atmosferze. Wówczas wykonuje się lot wokół dyfuzorów znajdujących się przy szybie i skanuje powietrze. Czujnik na drugim bezzałogowcu działa już na zasadzie poboru próbki powietrza. Dronem wówczas należy wlecieć w chmurę gazów wylatujących z kopalni – wyjaśnia Ferenc, który jest doświadczonym operatorem.
Na swoim koncie ma 300 wylatanych godzin, co przekłada się na mniej więcej 2,5 tys. km pokonanego dystansu.
Wsparcie dla transformacji
Drony w Instytucie są wykorzystywane nie tylko do pomiarów metanu czy niskiej emisji. Przy ich możliwościach i umiejętnościach operatorów można także wykonywać naloty fotogrametryczne, chmury punktów oraz termowizje. Obecnie uprawnienia do sterowania tego typu maszynami posiada sześć osób. Każda z nich ma prawo pilotować maszyną ważącą do 25 kg.
– W naszym przypadku wychodzimy z założenia, że właśnie „niebo jest granicą”. Jesteśmy otwarci na jak najszersze wykorzystanie dronów i chcemy być pionierami w ich zastosowaniu, tak jak miało to miejsce
w przypadku niskiej emisji. Pozyskanie tej wiedzy i wypracowanie tej metody będzie kolejnym atutem Instytutu. Tę wiedzę będziemy mogli wykorzystać nie tylko w przypadku czynnych kopalń, ale także tych już zamkniętych. Liczymy, że wypracowana metoda pozwoli nam realnie określić, ile metanu emitują kopalnie i jaka duża jest ilość emisji z pozostałych źródeł, jak choćby tych pochodzących z kompostowni czy wysypisk śmieci. Chodzi m.in. o to, by kopalnie płaciły za realną emisję – tłumaczy Tomasz Skowronek, kierownik Zakładu Akustyki, Elektroniki i Rozwiązań IT w GIG-PIB.
Aleksander Wrana podkreśla, że w projekcie REM istotne jest także wypracowanie rozwiązania dotyczącego predykcji emisji metanu z wykorzystaniem algorytmów sztucznej inteligencji.
– Sytuacja Polski jako ostatniego dużego producenta węgla w Unii Europejskiej sprawia, że jesteśmy pionierami w zakresie tego typu badań. To są bezcenne doświadczenia, które w przyszłości mogą zaprocentować. Musimy pamiętać, że jesteśmy
w procesie transformacji energetycznej i techniki dronowe mogą odegrać tu niemałą rolę. Już współpracujemy
z kopalniami i samorządami w kwestii pomiarów termowizyjnych i stabilności hałd. Jako GIG-PIB jesteśmy w stanie zbadać je kompleksowo. Ponadto przy okazji europejskich projektów współpracujemy z jednostkami z Niemiec, Czech, Francji, Belgii czy Hiszpanii, gdzie górnictwa węgla kamiennego praktycznie już nie ma. Korzystamy z ich doświadczeń i wiemy, że problemy związane z zamknięciem kopalń same nie znikną. Będziemy musieli mieć oko na hałdy, ale także konieczne będzie monitorowanie osiadania terenu czy wychyleń budynków. Będziemy musieli to robić przez bardzo długi czas i jako GIG-PIB jesteśmy w stanie wspomagać w ten sposób proces transformacji – stwierdza Aleksander Wrana.
Jeśli chcesz mieć dostęp do artykułów z Trybuny Górniczej, w dniu ukazania się tygodnika, zamów elektroniczną prenumeratę PREMIUM. Szczegóły: nettg.pl/premium. Jeżeli chcesz codziennie otrzymywać informacje o aktualnych publikacjach ukazujących się na portalu netTG.pl Gospodarka i Ludzie, zapisz się do newslettera.
