Der Druck ist groß: Wie Sensoren die Energie voranbringen

Fragen und Antworten

4. April 2023

Treffen Sie Jonny MacGregor. Er lebt vom Druck, leitet über 100 Sensorprojekte und treibt seinen Rennwagen über seine Grenzen hinaus.

Derzeit bin ich Technologieleiter für die Produktlinie Druck Precision Sensors & Instrumentation, Teil des Geschäftsbereichs Industrial & Energy Technology von Baker Hughes.

Ich begann als leitender Maschinenbauingenieur in der Unterwasserabteilung. Wir haben Unterwassersensoren für „Weihnachtsbäume“ (die Systeme aus Ventilen und Armaturen, die den Fluss von Öl und Gas aus Bohrlöchern regulieren) entworfen, und als Maschinenbauingenieur fand ich die Herausforderungen dabei angesichts all der unterschiedlichen Belastungen und Belastungen wirklich faszinierend die Unerbittlichkeit der Umwelt.

Von da an hat sich alles weiterentwickelt und ich hatte die Möglichkeit, in einem breiten Spektrum von Branchen in nur einem Unternehmen zu arbeiten – von der Ölfelddienstleistung bis hin zu Gas, Wasserstoff und industriellen Anwendungen wie Luft- und Raumfahrt, Elektrofertigung und Meteorologie.

Wir sind führend in der Entwicklung präziser Druckmesstechnologien und -instrumente. Wie Sie sich vorstellen können, konzentrieren wir uns angesichts des Wettlaufs um Netto-Null auf die Entwicklung neuer Produkte, die die Energiewende im Einklang mit unserer Strategie unterstützen. Dies erfordert ein unglaubliches Maß an übergreifender Zusammenarbeit.

Wir sind auf die Entwicklung von Technologien spezialisiert, die in den härtesten Umgebungen, von den höchsten Höhen bis zu den tiefsten Ozeanen und sogar im Weltraum, in einer Vielzahl von Sektoren funktionieren. Unsere Kunden verlassen sich darauf, dass unsere Produkte Einblicke in die Anlagenleistung gewinnen, um die Sicherheit zu verbessern, die Antriebseffizienz zu steigern oder den Kraftstoffverbrauch zu senken, unabhängig von Temperatur, Gelände, Klima, Vibration, Geschwindigkeit oder Höhe. Ein wichtiger Teil meiner Arbeit besteht darin, die Teams zu leiten, die brandneue Produkte oder Technologien entwickeln, bei denen es sich um Modifikationen bestehender Produkte handelt, um den Anforderungen eines bestimmten Kunden gerecht zu werden. Derzeit haben wir sieben große Produktentwicklungen und über 100 Projekte für spezifische Kunden an Bord. Das bedeutet viele Programme, Projekte und ... viele Meetings.

Als Mitglied des Führungsteams der Produktlinie trage ich auch zu den Bereichen Betrieb, Services, Finanzen und sogar Marketing bei. Sie verstehen es – es gibt eine Menge Zusammenarbeit! Es ist von entscheidender Bedeutung bei der Entwicklung von Präzisionstechnologie – und von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass wir als Unternehmen die richtigen Entscheidungen treffen. Ich liebe die Verantwortung und ich liebe die Abwechslung in meinem Job.

Wir sind vor 20 Jahren in den Luft- und Raumfahrtmarkt eingestiegen und haben seitdem unsere Präsenz erweitert. Wir haben heute mehr als 500.000 Sensoren am Himmel. Es ist unwahrscheinlich, dass Sie an Bord eines Fluges gehen, ohne dass einer unserer Sensoren etwas kontrolliert: etwa das Fahrwerk oder die Klappen, die steuern, wohin das Flugzeug fliegt; der Kabinenluftdruck; das Kraftstoffsystem; das Ölsystem für den Motor; und mehr.

In der Luft- und Raumfahrt ist das Produkt stark auf die Anwendung des Kunden zugeschnitten. Wir versuchen, das, was wir im Portfolio haben, anhand von Standarddesigns zu betrachten, auf deren Grundlage ein maßgeschneidertes Produkt entsteht. Wir haben die kurze Flaute im Flugzeugbau während der COVID-19-Pandemie genutzt, um eine neue Sensorplattform zu entwickeln, die den Bedarf an einem hohen Maß an Individualisierung für jeden Kunden reduzieren und somit die Zeit bis zur Markteinführung verkürzen kann. Der Start ist für eine Einführungsveranstaltung während der Paris Airshow im Juni dieses Jahres geplant.

In diesem Sektor gibt es eine Menge Tests, um die Leistung und Zuverlässigkeit jedes Produkts zu überprüfen, denn es muss nur funktionieren, wenn man sich in einer Höhe von 40.000 bis 60.000 Fuß über dem Boden befindet – es gibt keinen Raum für Fehler. Durch die Aktualisierung der Standardplattform auf aktuell getestete und zugelassene Produkte können wir den gesamten Prozess schneller und einfacher gestalten.

In der Luft- und Raumfahrt ist Zuverlässigkeit die wichtigste Anforderung, da sie eng mit der Sicherheit der Personen an Bord des Flugzeugs verbunden ist.

Obwohl Sicherheit in allen Branchen ein großes Anliegen ist, ist ein weiterer wichtiger Vorteil unserer Technologie die Fähigkeit, die Abläufe der Kunden zu optimieren. Ob sie Computerchips herstellen, die auf druckbasierten Massendurchflussreglern basieren, ob sie eine Turbine betreiben oder andere Anwendungen in der Industrie, unsere Sensoren liefern Daten, die zur Optimierung ihrer Prozesse beitragen. Dies kann eine Verbesserung des Ertrags, eine Minimierung der Betriebskosten, eine bessere Kraftstoffeffizienz oder geringere Emissionen bedeuten.

Die Energiewende bringt einige große Herausforderungen mit sich, nicht zuletzt die Reduzierung des Energieverbrauchs, wodurch Energie erschwinglicher wird. Um dies zu erreichen, muss alles kraftstoffeffizienter werden, was die Betriebskosten der Ausrüstung senken wird.

Ohne Daten als Grundlage für Entscheidungen können Sie weder Prozesse optimieren noch Kosten senken und die Effizienz steigern. Um energieeffizienter zu werden, benötigen Industrien Daten.

Die beiden Dinge, die am häufigsten gemessen werden, sind Druck und Temperatur. Sie benötigen eine hochpräzise Sensorik, um kleine prozentuale Schwankungen zu registrieren. Wenn Technologien Daten nicht so genau aufzeichnen, wie sie sein könnten, können Industriekunden nicht die effektivsten Optimierungsentscheidungen treffen.

Beispielsweise liefert unsere Drucksensortechnologie Daten, die es uns ermöglichen, die Kraftstoffeffizienz unserer Gasturbinen zu verbessern, die Leistung zu optimieren und letztendlich zur Reduzierung der Emissionen beizutragen.

Bei der Arbeit mit unvorhersehbaren Gasen wie Wasserstoff ist es besonders wichtig, effektive Optimierungsentscheidungen zu treffen.

Die Druckmessung in Wasserstoffanwendungen kann so einfach sein wie die Bestätigung, wie viel Wasserstoff sich in einem Speichertank befindet, oder sie kann zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr zu Gasturbinen oder zur Durchführung regelmäßiger Selbsttests auf Systemlecks verwendet werden. Bei all diesen Anwendungen ist die Bereitstellung genauer Daten von entscheidender Bedeutung.

Allerdings gibt es bei herkömmlichen Wasserstoffsensoren zwei große Herausforderungen. Erstens kann Wasserstoff Metall durchdringen oder durchdringen, insbesondere wenn das Material dünn ist, sodass er entweichen oder in das Sensorelement eindringen und Probleme verursachen kann. Zweitens kann es bei einer Vielzahl von Materialien zu einer Versprödung kommen. Dies kann dazu führen, dass Sensoren, die nicht für Wasserstoffumgebungen ausgelegt sind, anfällig für Ausfälle sind oder weniger genau werden

Deshalb entwickeln wir eine Reihe neuer Techniken – Materialien, Beschichtungen und Fertigungsverfeinerungen –, um diese Probleme anzugehen und sicherzustellen, dass die Leistung unserer Technologie über einen längeren Zeitraum konstant bleibt.

Die Druck-Produktlinie kann auf eine lange und erfolgreiche Erfolgsgeschichte auf allen Ebenen des Motorsports zurückblicken. Ich wünschte, ich könnte das Gleiche über mich sagen, obwohl ich bei den britischen Langstreckenmeisterschaften erfolgreich war.

Wie ich bereits erwähnt habe, sind unsere Sensoren in rauen Umgebungen zuverlässig. Im Motorsport sagen wir: „Um als Erster ins Ziel zu kommen, musst du zuerst ins Ziel kommen.“ Ohne zuverlässige Komponenten wird ein Auto ein Rennen nicht beenden können, da die Umgebung so rau ist und alles stark beansprucht wird, oft sogar über die vorgesehenen Grenzen hinaus.

Bei manchen Rennveranstaltungen, an denen ich teilnehme, wird das Auto bis zu sechs Stunden lang ununterbrochen an seine Grenzen gebracht. Dafür benötigen Sie höchste Zuverlässigkeit aller Komponenten am Fahrzeug.

Beispielsweise nutzen wir Drucksensoren, um den Druck der in den Motor einströmenden Luft zu messen. Die Genauigkeit dieser Daten hat es uns ermöglicht, das Design des Lufteinlasssystems zu prüfen, kleine Designänderungen vorzunehmen und es zu optimieren, sodass wir mehr Leistung aus dem Auto herausholen können. Test- und Kalibrierinstrumente sind ebenfalls unerlässlich, um Sensoren zu kalibrieren und sicherzustellen, dass die Daten korrekt sind.

Man sagt, Motorsport sei ein umweltschädlicher Sport. Außerhalb des eigentlichen Rennens gibt es einen großen CO2-Fußabdruck – in der Logistik und so weiter. Es ist aber auch sehr wichtig zu verstehen, dass der Spitzenmotorsport wie die Formel 1 die Grenzen dessen, wozu Verbrennungsmotoren und -technologien fähig sind, immer weiter verschiebt.

Mit jedem Jahr werden diese Motoren sparsamer im Kraftstoffverbrauch und die Entwickler holen mehr Leistung aus kleineren Motoren heraus. Vor zwanzig Jahren schaffte ein Zweiliter-Straßenwagen mit 150 PS 30 Meilen pro Gallone. Jetzt können Sie das aus einem Ein-Liter-Motor herausholen, und er schafft 60 Meilen pro Gallone. Diese Art von Technologie stammt aus der Formel 1 und trägt dazu bei, die CO2-Emissionen beim täglichen Fahren zu reduzieren. Der Sport befasst sich auch mit allen Arten saubererer Kraftstoffe, beispielsweise Wasserstoff.

Auch der Datenanalyse-Bereich des Motorsports wird auf viele verschiedene Sektoren übertragen. Beispielsweise arbeiten Unternehmen wie McLaren mit der Industrie zusammen und unterstützen sie mit Datenanalysefunktionen. In der Formel 1 ist es offensichtlich, dass die Autos konkurrenzfähig sein müssen, aber was ihnen letztendlich den Vorteil verschafft, ist die Strategie, die aus den während des Rennens bereitgestellten Daten abgeleitet wird. All dieses Fachwissen, nicht nur darüber, wie sie die Daten sammeln, sondern auch darüber, was sie damit machen und welche Entscheidungen getroffen werden – diese enormen Fähigkeiten werden auf andere Branchen übertragen.

Wir wissen, dass wir Spitzentechnologien und Lösungen entwerfen, entwickeln und auf den Markt bringen, die die Energiewende unterstützen. Unsere Produkte spielen in vielen Anwendungen eine Rolle, die die Welt verbessern: vom lebensrettenden Hochwasserschutz bis zur Wettervorhersage für intelligente Städte; Von der Bereitstellung von sauberem Wasser bis hin zur effizienteren industriellen Produktion.

Ich bin sehr zufrieden, weil ich weiß, dass wir bei all diesen und vielen weiteren Anwendungen unseren kleinen Beitrag leisten. Es macht mich auch stolz, Teil von Baker Hughes zu sein, die Energiewende zu unterstützen und Energie in viel größerem Maßstab voranzubringen.

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