De usynlige sensorene som øker sikkerheten

En koloss på leirbunn

Ett av de fremste eksemplene på verdien av å overvåke er Troll A-plattformen i Nordsjøen. Da den ble bygget på 1990-tallet, kostet den om lag 38 milliarder kroner, noe som tilsvarte over åtte prosent av datidens statsbudsjett. Plattformen er en gigant på 472 meter, betydelig høyere enn Eiffeltårnet på 330 meter.

Utfordringen var ikke bare størrelsen, men også grunnforholdene. Havbunnen på Trollfeltet består av svært bløt leire. For å sikre at den enorme konstruksjonen sto trygt, ble den utstyrt med omfattende instrumentering. Disse sensorene har levert kontinuerlige målinger i snart 30 år.Målingene har vist at plattformen oppfører seg sterkere og stivere enn det man beregnet i designfasen. Dette har gitt eierne trygghet, men også fleksibilitet til å øke vekten på plattformen for å utnytte feltet bedre. Alternativet kunne vært å bygge nytt, noe som ville kostet enorme summer.

Hvorfor er målinger så viktig i geofag?

Morten Saue forklarer at i geofagene jobber ingeniører og utbyggere med helt andre forutsetninger enn i andre ingeniørdisipliner. Mens materialer som stål og betong er industrielt produsert for å ha en bestemt og forutsigbar oppførsel, må man i geofagene bygge direkte i og på naturlige materialer som jord, leire og berg.

– Dette er materialer formet av geologiske prosesser over millioner av år, og de kan ha en iboende usikkerhet i oppførsel og typisk veldig stor variasjon. Grunnforholdene kan endre seg dramatisk over bare noen få meter, forklarer Saue.

Når man for eksempel bygger fundamenter for en bro, en havvindmølle eller en plattform, er det utfordrende å fange opp all denne usikkerheten i designfasen.

– Derfor er det spesielt viktig å måle underveis og i ettertid. Målingene forteller oss hvordan konstruksjonen og grunnen den står på faktisk oppfører seg, og vi kan verifisere at antakelsene våre stemte.

Fra vannkraftdammer til havvind

NGIs arbeid med instrumentering startet allerede da instituttet ble etablert i 1953. Fokuset har endret seg i takt med Norges industrielle utvikling:

• 1960- og 70-tallet: Mye vannkraftutbygging førte til et fokus på dam-instrumentering.
• 1980- til 2000-tallet: Olje- og gasseventyret i Nordsjøen gjorde det viktig med overvåking av de store betongplattformene.
• De siste 15 årene: Hovedfokuset har flyttet seg mot havvind.

Dagens havvindturbiner er enorme konstruksjoner. Tårn med rotorblader kan være 200 meter høye, plassert på fundamenter som er 60-70 meter høye. 

– Store investeringer er gjort, og hvis man via målinger kan vise at en vindmøllepark kan stå noen år ekstra, er det veldig mye penger å spare, slår Saue fast.

Digitaliseringen åpner nye dører

Før måtte data ofte hentes inn manuelt. I dag gjør skybaserte systemer det mulig å samle inn millioner av datapunkter i sanntid. For ett enkelt prosjekt kan NGI daglig sende millioner av datapunkter til skyen.

– Dette gir helt nye muligheter. Vi kan sette opp automatiske varslinger hvis en måling overskrider en grense, sier han

Ved å koble disse sanntidsdataene til en avansert datamodell, kan man skape det som kalles en digital tvilling. Dette er en nøyaktig virtuell kopi av den virkelige konstruksjonen, ifølge Saue.

– Denne digitale modellen mates kontinuerlig med data fra sensorene ute i felt. Det gjør at vi på en skjerm kan se nøyaktig hvordan for eksempel en bro oppfører seg i sanntid. Vi kan også simulere hvordan den vil tåle fremtidige påkjenninger og forutsi vedlikeholdsbehov. Slik får vi et mye bedre grunnlag for å ta riktige og trygge beslutninger, forklarer han.

Kritisk infrastruktur under press

Kunnskapen fra offshore-prosjekter blir nå i økende grad overført til landbasert infrastruktur. Norge har for eksempel rundt 2 700 jernbanebroer som trenger vedlikehold, og mange av dem begynner å bli gamle.

– Hvor skal man starte i en slik vedlikeholdsprosess? Instrumentering kan være en nøkkel til å prioritere riktig, forlenge levetiden på broene og i beste fall hindre nye ulykker, påpeker Saue.

Hendelser, som kvikkleireskredet på Gjerdrum og flere brokollapser, viser hva som står på spill. Klimaendringer og mer ekstremvær gjør at det blir enda viktigere å overvåke skred- og flomutsatte områder. Selv med avansert teknologi understreker Saue at overvåking ikke bare handler om sensorer. Det er også et håndverk som må forstås og som krever høy kompetanse. 

– Vi er helt avhengige av å jobbe tett med de som virkelig kan domenet det er snakk om. Skal vi overvåke en gammel jernbanebro, må vi selvsagt ha med oss en broekspert som forstår hvordan den oppfører seg. Jobber vi med grunnforholdene for et nytt bygg, må vi lytte til geoteknikerne, sier Saue. 

Han presiserer at det er i det tverrfaglige samarbeidet at dataene går fra å være tall på en skjerm til å bli verdifull kunnskap man kan handle på.

– Feil skjer gjerne fordi sensorene ikke brukes riktig. Det krever erfaring å velge riktig løsning, installere den robust og tolke dataene korrekt. Djevelen ligger svært ofte i detaljene, avslutter Morten Saue.

Om podcasten 

Ved Norges Geotekniske Institutt har vi bokstavelig talt blikket rettet mot bakken – både på land og til havs. Våre fagfolk har geoteknisk og geofaglig spisskompetanse innen miljøteknologi, forurenset grunn, naturfarer – som jord- og snøskred – og infrastruktur. Kunnskapen er viktig blant annet for det grønne skiftet og for at vi kan tilpasse oss et klima i endring.

I podcasten Med blikket mot bakken intervjuer senior kommunikasjonsrådgiver ved NGI, Liv Røhnebæk Bjergene, dyktige fagfolk slik at du kan lære mer om hvordan de jobber med samfunnssikkerhet og det grønne skriftet.