SuperTEM: Ny teknologi kan overvåge grundvand uden boringer

Med en investering fra Innovationsfondens Grand Solutions-program har projektet SuperTEM udviklet en ny måde at overvåge grundvand fra overfladen – og opdage ændringer som saltvandsindtrængning i tide, før boringer risikerer at blive ubrugelige 

Grundvand er en af vores vigtigste ressourcer – og samtidig en af de sværeste at holde øje med. Traditionelt har man måttet bore eller lave enkeltstående geofysiske målinger for at få viden om undergrunden. Men med SuperTEM-teknologien er det blevet muligt at overvåge ændringer i grundvandet over tid uden at skulle lave dyre boringer. 

- Alle tidligere geofysiske teknologier har kun kunnet give os øjebliksbilleder af undergrunden. Man tog ud i landskabet, målte, og så fik man et billede af undergrunden. Vi ville gerne derhen, hvor vi kunne se ændringer i undergrunden næsten i realtid, siger Anders Vest Christiansen, professor i geoscience ved Aarhus Universitet og projektleder på SuperTEM. 

SuperTEM bygger på TEM (Transient Elektro-Magnetisme), en geofysisk målemetode, som forskerne på Aarhus Universitet har arbejdet med i mange år. Men i takt med at behovet for mere robuste og anvendelige løsninger er vokset, har det også stået klart, at målemetoderne skulle udvikles videre. Tidligere generationer af TEM-teknologien har været begrænsede i de måder elektronikken kunne styres på, sådan at f.eks. realtidsovervågning af grundvandet i praksis var umuligt at udføre. 

Billede fra Aarhus Universitets Institut for Geoscience

- Et TEM-instrument er et ret højteknologisk instrument, men måden, det fungerede på inden SuperTEM, var simpelthen for begrænset til, at man kunne placere et instrument ude på en mark et sted, hvor det skulle fungere autonomt, forklarer Anders Vest Christiansen.  

Der var derfor et behov for at udvikle en teknologi, der både kunne produceres kommercielt og samtidig tilbyde den nødvendige fleksibilitet med fokus på at instrumenterne skal betjenes af almindelige mennesker. Af den grund indgik man i projektet et samarbejde med en kommerciel partner, TEMcompany, som er et spin-out fra Aarhus Universitet. Poul Due Jensens Fond (Grundfos Fonden) viste ligeledes stor interesse i projektet og støttede med midler til de lange og intensive feltkampagner bl.a. i Afrika. 

To teknologiske spor: drone og monitorering 

I SuperTEM-projektet valgte forskerne at teste teknologien i to forskellige anvendelser: Den ene var en dronebåren løsning til 3D-kortlægning i vanskeligt terræn, hvor instrumentet skulle deles i to synkroniserede elementer – en modtager båret af en drone og en sender placeret på jorden. Den anden var monitorering – altså at kunne følge udviklingen i undergrunden over tid på et givent sted. 

- Det var det nye i SuperTEM. Der var ingen andre instrumenter, der kunne de to ting, fortæller Anders Vest Christiansen.  

Anders Vest Christiansen er professor i geoscience ved Aarhus Universitet

Monitoreringsdelen har et stort perspektiv, fordi grundvandet påvirkes af alt fra nedbørsvariationer og forbrug til saltvandsindtrængning. Hvis der pumpes meget fra en boring, sænkes mængden af tilgængeligt vand, og det er vigtigt at forstå udviklingen over tid – både for at kunne styre forbruget og undgå problemer, hvor der for eksempel trænger saltvand ind i en boring og ødelægger den. 

- Det er vigtigt at vide, hvordan den sænkning af grundvandet er over tid, for det siger noget om, hvornår man løber tør, hvornår man skal stoppe med at pumpe, siger han.  

Falster: overvågning af saltvand én gang i døgnet 

I Danmark har SuperTEM blandt andet været testet i en installation på Falster, hvor et instrument har stået og målt én gang i døgnet gennem flere år. Det har gjort det muligt at overvåge saltvandsindholdet i grundvandet fra overfladen og ned til omkring 150 meters dybde. 

- Et af instrumenterne har kørt nu i tre år – det er gravet ned på en mark på Falster og måler en gang i døgnet og resultatet omsættes med det samme til en model af undergrunden, fortæller Anders Vest Christiansen.  

Målingerne er foretaget ved Marielyst, hvor mange sommerhuse ligger tæt på kysten. Her kan forskerne se, hvordan vandforbruget påvirker grundvandet i praksis – for eksempel når ferier giver et markant højere vandforbrug, og vandværket derfor skruer op for pumpningen. 

- Der kan vi se, at når der så kommer mange sommerhusgæster, begynder vandværket at skrue op for pumpen, og vi kan så se, at der trækkes saltvand ind mod boringen, siger Anders Vest Christiansen.  

Og netop saltvandsindtrængning er et voksende problem i mange kystnære områder verden over. Når saltvand først trænger ind i en boring, kan det få alvorlige konsekvenser, fortæller han. 

- Hvis der først er kommet saltvand i en boring, er vandet ubrugeligt og det er meget svært at komme af med det igen, forklarer Anders Vest Christiansen. 

Billede fra Aarhus Universitets Institut for Geoscience

Fra forskning til spinout og nye produkter 

SuperTEM har ikke kun flyttet forskningen – projektet har også skabt en direkte bro til erhvervslivet. Teknologien er i dag blevet en central del af TEMcompany’s videre udvikling. Poul Due Jensens Fond har også investeret i TEMcompany og følger derfor udviklingen tæt, også på den kommercielle side. 

- Da vi startede projektet SuperTEM, havde TEMcompany kun omkring 4 ansatte. Vi har afsluttet SuperTEM-projektet for et halvt års tid siden, og nu er der ca. 30 ansatte i TEMcompany, og det er direkte affødt af SuperTEM-projektet, siger Anders Vest Christiansen. 

I forlængelse af projektet har TEMcompany udviklet flere nye produkter baseret på SuperTEM-teknologien. Det gælder blandt andet løsninger, der gør det muligt at kortlægge undergrunden med et køretøj eller med udstyr, der kan bæres i felten. Det er foreløbig blevet til fem nye produkter, fortæller Anders Vest Christiansen.  

- Alle disse nye instrumenter åbner også for mange nye forskningsmuligheder, da vi kan måle på måder og steder, vi kun kunne drømme om inden SuperTEM, siger han.  

Selvom SuperTEM-projektet er afsluttet, fortsætter udviklingen. Der er allerede givet tilsagn til et nyt Grand Solutions-projekt i samarbejde med TEMcompany. Her er ambitionen at udvikle et fuldt dronebaseret system, hvor sender og modtager bæres af hver sin drone, der flyves synkront igennem terænet. 

Med nye teknologiske muligheder og erfaringerne fra SuperTEM i ryggen er målet at gøre overvågning og kortlægning af grundvand endnu mere fleksibel – og dermed skabe bedre forudsætninger for at beskytte en ressource, som bliver mere og mere værdifuld i fremtiden.  

Fakta 

SuperTEM er et projekt, der blev ledet af Aarhus Universitets Institut for Geoscience. Andre partnere i projektet var TEMcompany (et spinout fra Aarhus Universitet), Poul Due Jensens Fond, AU Department of Electrical and Computer Engineering, AAU Drone Research Lab, Aarhus Geosoftware/Seequent og Rambøll.