Tym wywiadem BalticWind.EU rozpoczyna debatę na temat tego, jak powinna przebiegać zielona reindustrializacja w Europie w ramach “Net-Zero Industry Act”. W serii wywiadów, podcastów i webinariów pokażemy znaczenie rozwoju różnych technologii, kluczowych dla branży wiatrowej.

O technologiach kontroli i monitorowania rozmawialiśmy z Valerym Godinezem-Azcuagą, dyrektorem Sensoria™ Center of Excellence. Podkreślił on znaczenie postępu technologicznego dla przyspieszenia rozwoju farm wiatrowych. Branża energetyki wiatrowej odnotowała znaczny wzrost od czasu powstania pierwszych turbin megawatowych podczas trzeciej rewolucji przemysłowej. Obecnie jednak uwaga skupia się na morskiej energetyce wiatrowej, co wymaga dalszych innowacji w wielu kluczowych technologiach. Transfer rozwiązań, takich jak systemy monitorowania układów napędowych turbin wiatrowych, metody badań nieniszczących (NDE) do inspekcji łopat wirnika lub zdalnie sterowane pojazdy (ROV) do podzespołów podwodnych turbin morskich z innych branż okazał się skuteczny w przyspieszeniu rozwoju energetyki wiatrowej. Wraz z nadejściem czwartej rewolucji przemysłowej, charakteryzującej się integracją cyfrowo-fizyczną, branża wiatrowa, znana również jako Wind 4.0, dąży do zwiększenia niezawodności turbin i produkcji energii dzięki zaawansowanym rozwiązaniom technologicznym.

Paweł Wróbel, Dyrektor Zarządzający, BalticWind.EU:
Rozwój energii odnawialnej jest napędzany przez postęp w wielu technologiach. W jakim stopniu przyspieszenie rozwoju farm wiatrowych zależy od postępu technologicznego?

Valery Godinez-Azcuaga, dyrektor Sensoria™ Center of Excellence, wiceprezes ds. inżynierii i rozwoju produktu, Grupa MISTRAS: Jeśli umieścimy rozwój energii wiatrowej w kontekście historycznych rewolucji przemysłowych, możemy powiedzieć, że nowoczesne podstawy przemysłu wiatrowego zostały wprowadzone podczas drugiej rewolucji przemysłowej, kiedy Charles F. Brush opracował pierwszą automatyczną turbinę wiatrową do produkcji energii elektrycznej w 1887 roku, a Poul la Cour opracował pierwszy nowoczesny generator wiatrowy z niewielką liczbą łopat wirnika w 1899 roku.

Jednak dopiero podczas trzeciej rewolucji przemysłowej (około 1960 r.) w Stanach Zjednoczonych i Danii powstały pierwsze turbiny wiatrowe o mocy megawatów i komercyjne farmy wiatrowe. Od tego czasu obserwujemy ogromny wzrost w branży energii wiatrowej, głównie na lądzie. Większe i lepsze maszyny wymagały lepszej obsługi i konserwacji, co z kolei wymagało lepszych narzędzi do kontroli i monitorowania różnych elementów turbin wiatrowych, takich jak wieże, układy napędowe i łopaty.

Potrzeby te zostały częściowo zaspokojone poprzez zastosowanie systemów kontroli i monitorowania wcześniej przetestowanych i zweryfikowanych w innych branżach, takich jak ropa i gaz oraz tradycyjne zakłady energetyczne. Jednak obecnie, przynajmniej w Europie, uwaga skupia się na wytwarzaniu energii wiatrowej na morzu oraz turbinach z dłuższymi łopatami i wyższymi wieżami, co wymaga dalszych innowacji w zakresie technologii kontroli i monitorowania.

Nowoczesne programy zarządzania łopatami, które obejmują ukierunkowane zdalne inspekcje, konserwację za pomocą autonomicznych robotów i ciągłe monitorowanie, pomogą właścicielom i operatorom farm wiatrowych, zarówno na lądzie, jak i poza nim, dostarczać więcej energii w bardziej wydajny sposób. Wszystko to dzieje się w kontekście czwartej rewolucji przemysłowej, w której nowe osiągnięcia w domenie cyfrowej i łączność ze światem fizycznym za pośrednictwem czujników pozwalają nam wykorzystać potencjał integracji cyfrowo-fizycznej.

Podsumowując, przyspieszenie rozwoju farm wiatrowych, zwłaszcza morskich, będzie w dużej mierze zależało od postępu technologicznego czwartej rewolucji przemysłowej. Ten etap rozwoju branży wiatrowej jest czasami określany jako Wind 4.0, a jego celem jest zwiększenie niezawodności turbin wiatrowych i produkcji energii.

Co jest obecnie największym wyzwaniem? Gdzie znajdują się główne wąskie gardła w zakresie technologii?

Ruch w kierunku Wind 4.0 z powodzeniem generuje duże ilości danych w całym cyklu życia turbin wiatrowych. Na przykład:

  • Dane mogą być gromadzone przed uruchomieniem turbiny
  • Regularne inspekcje mogą dostarczyć gigabajtów danych w postaci obrazów defektów w wysokiej rozdzielczości
  • Systemy monitorowania stanu łopat (CMS), takie jak Sensoria™, mogą gromadzić ogromne ilości danych w postaci sygnałów z różnych typów czujników
  • Dane z systemów SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) i stacji pogodowych mogą dostarczać informacje o temperaturze, ciśnieniu, prędkości wiatru i wilgotności względnej.

Oznacza to, że w rzeczywistości jesteśmy bogaci w dane, ale jeśli dane te nie są inteligentnie przetwarzane, możemy być “ubodzy w informacje”. Moim zdaniem jednym z najważniejszych wąskich gardeł technologicznych jest sposób przekształcania danych w przydatne informacje, które można wykorzystać do poprawy wydajności turbin wiatrowych bez wpływu na stan strukturalny maszyny.

Jakie są Twoje poglądy na temat transferu rozwiązań z innych branż do odnawialnych źródeł energii?

Jak wspomniałem powyżej, wiele rozwiązań zostało przetłumaczonych z branż takich jak ropa i gaz oraz tradycyjnych zakładów energetycznych na przestrzeń odnawialną, takich jak systemy monitorowania układów napędowych turbin wiatrowych, metody badań nieniszczących (NDE) do kontroli łopat wirnika lub zdalnie sterowane pojazdy (ROV) do podwodnych elementów turbin morskich. Innym przykładem jest technologia opracowana do budowy morskich platform wiertniczych, która jest obecnie wykorzystywana do rozmieszczania znacznych morskich turbin wiatrowych, oraz techniki opracowane przy rozmieszczaniu pływających platform morskich, które są dostosowywane do budowy pływających turbin wiatrowych. Jest to naturalne zjawisko w ewolucji technologicznej, które pozwala uniknąć “wymyślania koła na nowo” i przyspiesza rozwój przemysłu wiatrowego.

Czy umiejętności/kompetencje związane z przemysłem wiatrowym są potrzebne w innych branżach, aby umożliwić adaptację dobrych rozwiązań dla przemysłu wiatrowego?

W ostatnim czasie zaobserwowaliśmy dużą migrację techników z doświadczeniem w branży naftowo-gazowej do branży wiatrowej. Zjawisko to ma pozytywny wpływ, o ile jasne jest, że krytyczne aspekty branży wiatrowej nie są spotykane nigdzie indziej. Kształcenie tych wysoko wykwalifikowanych osób w zakresie tych idiosynkrazji jest ważne, aby mogli oni opracowywać rozsądne rozwiązania dla branży wiatrowej.