Internationale samenwerking om verstoringen in het leidingnet met glasvezeltechnologieën op te sporen

Twee technologieën werden getest: DALI (met Evides, Fluves NV en Vigotec NV) en BLAST (van Aragón Photonics). Het was de eerste keer dat TUBES voor een groter onderzoek werd ingezet. “Dat was ook een succes,” zegt KWR-onderzoeker Amitosh Dash. “TUBES blijkt ideaal voor praktijktesten die je in een functionerend drinkwaternetwerk liever niet doet, bijvoorbeeld vanwege hygiënische risico’s of onderbreking in waterlevering.”

Mariëlle van der Zouwen (plaatsvervangend directeur van KWR) opent de TUBES-opstelling officieel aan het eind van een succesvolle week internationale onderzoekssamenwerking

Inzicht in toestand leidingen via glasvezeltechnologie

Drinkwaterbedrijven willen meer inzicht krijgen in de toestand van hun onzichtbare infrastructuur, met name de ondergrondse leidingen die het distributienet vormen. Er bestaan verschillende technieken om de toestand van leidingen te monitoren of karakteriseren. Eén methode is het gebruik van optische vezels die gevoelig zijn voor verstoringen zoals rek, temperatuur en drukveranderingen. Door deze glasvezels over de hele lengte in de leidingen aan te brengen en vervolgens laser pulsen door de glasvezels te sturen, zijn verstoringen aan het leidingnet op te sporen.

DAS en DTSS

Een verandering in rek, temperatuur of door (geluids)drukgolven verandert namelijk hoe de lichtpulsen in de vezels weerkaatsen en zich voortplanten. Aan de glasvezels gekoppelde apparatuur vertaalt de informatie uit de glasvezels naar metingen van bijvoorbeeld temperatuur, geluid of rek. Twee van deze glasvezeltechnologieën zijn Distributed Acoustic Sensing of DAS (voor geluiden/trillingen) en Distributed Temperature & Strain Sensing of DTSS (voor temperatuur/rek).

Tijdens de workshop vertelt Stefan Knijnenburg (Evides) over de rol van glasvezelsensoren in het opstellen van het “leidingnet van de toekomst”.

Internationale pilots in proeftuin TUBES bij KWR

Om deze technologieën te testen, is van 17 tot en met 20 april een grote, internationale pilotstudie uitgevoerd bij KWR in de proeftuin die de naam TUBES heeft meegekregen. De pilotstudie was een combinatie van collectief onderzoek voor de waterbedrijven BTO en een onderzoeksamenwerking van Evides met twee toeleveranciers van technologie. TUBES is oorspronkelijk ontworpen en gebouwd op het KWR-terrein om de grenzen van autonome inspectierobots te testen, maar is veel breder inzetbaar. Deze leidingen ‘proeftuin’ vormt een goede afspiegeling van het Nederlandse drinkwaterdistributienetwerk. Het lijkt op het eerste gezicht wel een doolhof vol met leidingen van diverse materialen en diameters en allerlei afsluiters, verbindingen en appendages. Ook zijn er voorzieningen in aangebracht om lekkende en gebroken en verschoven leidingen te simuleren. De meeste leidingen liggen bovengronds, waardoor het makkelijker wordt om allerlei testen uit te voeren en technologieën te installeren voor onderzoek.

Pieter Sannen creëert een kunstmatig lek in TUBES om de DALI-technologie van Fluves NV en Vigotec NV te testen

Drie onderzoeksvragen

Het onderzoek in april richtte zich op drie belangrijke onderzoeksvragen:

1. In hoeverre kan DALI (een DAS technology van Fluves nv en Vigotec nv) worden gebruikt om lekken en ingrepen door derde partijen te vinden en drinkwaterbedrijven te helpen met het vormen van de leidingnet van de toekomst (onderzoek in opdracht van Evides)?
2. In hoeverre kan BLAST (een DTSS technology van Aragón Photonics) gebruikt worden om temperatuur en rek te meten om de leidingconditie en/of drinkwaterkwaliteit in een net in de gaten te houden?
3. In hoeverre kan de TUBES-opstelling (proeftuin) van KWR succesvol ingezet worden als een laagdrempelige pilot voor uittesten van technologieën?

De test is opgezet in onderling overleg met alle samenwerkingspartners, diverse technologieleveranciers, waterbedrijven en KWR, waarbij KWR kennis inbrachten over TUBES en de technologieleveranciers over de mogelijkheden van hun technologieën. Als afsluiting van de week werd op vrijdag 21 april een workshop gehouden waarin ‘s ochtends ervaringen en resultaten werden gedeeld tussen toeleveranciers, KWR en experts van waterbedrijven en ’s middags de toeleveranciers hun technieken konden demonstreren. Op 15 Juni organiseert Fluves een webinar om resultaten van de DALI-testen verder toe te lichten. De ervaringen van de meetcampagne zullen ook gedeeld worden tijdens het “19th Computing and Control for the Water Industry Conference” in September 2023.

Evides, Fluves en Vigotec: DALI en hygiëne

“Evides werkt aan het Leidingnet van de Toekomst en onderzoekt daarvoor digitale technieken die helpen om optimaal inzicht te krijgen in het leidingnetwerk, zodat keuzes onderbouwd, doelgericht en kosteneffectief gemaakt kunnen worden,” zegt Stefan Knijnenburg (Adviseur innovatie en beleid bij Evides). “Daarvoor willen we samen met leveranciers Fluves en Vigotec onderzoeken hoe we de DALI-techniek in ons leidingnet kunnen gebruiken, maar we wilden eerst zien of en hoe die techniek ook verantwoord hygiënisch is in te zetten. Het was fijn dat we daarvoor bij KWR en TUBES terechtkonden. En we hebben gezien hoe hygiënisch inbrengen van de glasvezels mogelijk is en dat DALI in staat is lekken te detecteren die we in TUBES bovengronds hebben gesimuleerd – ook al verwachten we dat echte lekken een ander beeld zullen geven omdat ze natuurlijk ondergronds zijn. Dat is een goed begin en de samenwerking met KWR is goed bevallen.”

Thijs Lanckriet (Fluves NV) demonstreert de DALI technologie aan experts van waterbedrijven, andere toeleveranciers en KWR

BLAST van Aragón Photonics

Ook de experimenten van Aragón Photonics met BLAST gaven goede resultaten, ook al was het de eerste keer dat het bedrijf deze technologie in een drinkwateromgeving toepaste. Veranderingen in temperatuur en hoekverdraaing waren goed te detecteren en werden met eenvoudige middelen gesimuleerd, van een heteluchtpistool of ijs tot aanpassen van de hoek van een verbinding. Ook een uitzakking simuleren was relatief simpel te doen door eenvoudig een beugel van het bovengronds opgehangen leidingdeel te verwijderen.

TUBES ideaal voor praktijktesten met (hygiëne)risico’s

Onderzoeker Amitosh Dash (KWR) kon samen met de 30 aanwezigen tevreden terugkijken op een leerzame week experimenteren. “TUBES is nu voor het eerst in onderzoek toegepast en blijkt ideaal om praktijktesten uit te voeren die je in een functionerend drinkwaternetwerk liever niet doet, bijvoorbeeld vanwege hygiënische risico’s of mogelijke onderbrekingen in waterlevering,” zegt Dash. “En we hebben een breed scala testen kunnen doen, de glasvezeltechnologieën zijn ingezet voor detectie van kunstmatige lekken, trillingen door een vrachtwagen of door tikken, temperatuurverandering, zakkingen en hoekverdraaing. Bovendien hebben we de opstelling als een hindernisbaan gebruikt voor de DALI-testen, wat ook het oorspronkelijke idee achter de labyrintstructuur van de opstelling is geweest. En hoewel we tijdens de testen niet gedesinfecteerd hebben, konden we wel constateren dat desinfectie bij elke stap goed mogelijk was. TUBES biedt uitstekende vooruitzichten voor toekomstig onderzoek aan het leidingnet.”

Jairo Gascón (Aragón Photonics) verwarmt een bovengronds leidingdeel van TUBES met een heteluchtpistool om te testen of de BLAST technologie van zijn bedrijf temperatuurveranderingen effectief detecteert.