Body text
SEMPAS
SEMPAS is een ultraviolet/zichtbare en infrarode spectrometer, ontworpen om emissies van schepen te detecteren zoals CO₂, SO₂ en NOx.
Het instrument is uitgerust met een volgsysteem dat schepen “oppikt” zodra ze de vaarcorridor binnenkomen voor de Belgische kust en hen volgt tot ze de corridor weer verlaten. Gedurende die tijd monitort het instrument de gasemissies van het schip.
Mechanisch ontwerp
Zoute zeelucht versnelt corrosie. Het feit dat het SEMPAS instrument moet opereren op de Noordzee, maakt de materiaalkeuze en een nauwgezet mechanisch ontwerp dus cruciaal. De behuizing is gemaakt van een roestvrij-staallegering met zeer hoge corrosieweerstand. De optische volger is dan weer gebouwd uit licht aluminium, dat beschermd wordt met speciale oppervlaktebehandelingen.
Om galvanische corrosie aan contactoppervlakken te beperken werden waar mogelijk gelijkaardige materialen gebruikt, en in kritische gevallen werden sommige componenten opzettelijk overgedimensioneerd zodat gecontroleerde corrosie mogelijk is zonder de integriteit van de structuur te compromitteren.
Een andere uidaging was het waterdicht houden van het instrument. Om een betrouwbare afdichting te garanderen werden alle mechanishe componenten nauwgezet gelast, en werden dubbele O-ringen gebruikt voor bijkomende bescherming.
Elektronisch ontwerp
Het elektronisch ontwerp van SEMPAS is gebaseerd op technologie die gebruikt werd in een eerder gebouwde zonnevolger. In plaats van de Zon te volgen, dienen in SEMPAS echter schepen gevolg te worden die aan de horizon passeren.
Dit gebeurt door een elektronisch aangestuurde optische kop die een roteer-kantelfunctie heeft en waarop een volgcamera zit die in het zichtbare spectrum werkt. In die beweegbare kop vertrekt ook een UV/zichtbare optische vezelkabel die het binnenkomende signaal doorvoert naar de vaste spectrometer. Tot nu toe werd er geen infrarood kanaal geïmplementeerd.
Aangezien het instrument het jaar rond en weg van het vasteland moet opereren, en de spectrometer een stabiele temperatuur moet hebben om nauwkeurige metingen te doen, was een robuust thermisch controlesysteem primordiaal. Alle elektronicamodules, inclusief de computer en de voedingseenheid, zitten daarom in een goed geïsoleerde en met Peltier-elementen thermisch gereguleerde behuizing.
De spectrometer zelf zit in een bijkomede thermische doos voor nog preciezere thermische regeling. Bovendien werd ook vochtwerende thermische isolatie gebruikt om temperatuurschommelingen zo klein mogelijk te houden en de efficiëntie van de thermische regeling te optimaliseren.
Toegang tot de computer in het instrument is mogelijk vanop afstand via WiFi of 4G. Verder zit er ook nog een GPS-antenne in het elektronicacompartiment van SEMPAS, en een radiotransponder die de signalen opvangt die door de schepen worden uitgezonden en waardoor een beginpositie kan bepaald worden. Voor het geval de netspanning zou uitvallen, is er een noodvoeding (UPS) ingebouwd met batterijen die de autonomie van het instrument gedurende enkele uren garanderen.
SEMPAS is een schoolvoorbeeld van hoe innovatief ingenieurswerk, slimme materiaalkeuzes en selectie van robuuste componenten samen een betrouwbaar en duurzaam instrument kunnen opleveren, dat in staat is om ruige maritieme omstandigheden te doorstaan, zoals zoute lucht, opspattend water, hoge windsnelheden en sterk schommelende temperaturen.
Lees meer:
- Ontwikkeling SEMPAS-instrument voor het monitoren van vervuilende uitstoot van schepen over de Noordzee (News 26/07/2023)
- Toezicht op scheepsemissies in Noordzee met UV-Vis- en IR-spectrometer (SEMPAS Science, Annual report)
