Firma Ramboll wraz z Uniwersytetem w Aalborg zrealizowała projekt doktorancki, który zapewnia większą niezawodność na etapie projektowania i eksploatacji morskich farm wiatrowych. Wyniki pokazują, w jaki sposób dane pomiarowe oparte na technologii digital twin mogą pomóc operatorom zaoszczędzić pieniądze, zmniejszyć emisję CO2 i wydłużyć okres eksploatacji morskich konstrukcji wiatrowych.
Przewiduje się, że w najbliższych latach energetyka wiatrowa odnotuje znaczny wzrost, zarówno pod względem wielkości, jak i mocy. Równolegle do tego rozwoju innowacje technologiczne będą stale jednym z czynników napędzających budowanie potencjału w globalnym sektorze energetyki odnawialnej, w tym morskiej energetyki wiatrowej. Ponadto, mimo że w ostatnich latach nastąpił znaczny rozwój technologii turbin, należy również uaktualnić procedury projektowe, aby przyczynić się do szybkiego rozwoju branży. Dlatego głównym celem projektu doktoranckiego, zatytułowanego “Towards offshore wind digital twins: application to jacket substructure”, jest opracowanie teoretycznych ram dla uwzględnienia danych pomiarowych w projektowaniu i eksploatacji morskich konstrukcji wiatrowych oraz zapewnienie większej pewności w porównaniu z obecnymi procedurami projektowania i eksploatacji.
Tworzenie nowych struktur w sposób bardziej zrównoważony
Według Duńskiej Agencji Energetycznej, aby osiągnąć ambitne cele klimatyczne, Dania oczekuje, że do 2030 roku przybędzie co najmniej 7,6 GW dodatkowych mocy w morskiej energetyce wiatrowej. Międzynarodowa Agencja Energii oczekuje, że do 2030 r. na całym świecie powstanie co najmniej 80 GW dodatkowych mocy w morskiej energetyce wiatrowej, tak aby w 2050 r. urzeczywistnił się scenariusz zerowej emisji netto. To gigantyczne zapotrzebowanie na moc w morskiej energetyce wiatrowej oznacza konieczność budowy większych farm wiatrowych i setek nowych obiektów. Pomiary danych mają zatem kluczowe znaczenie dla optymalizacji fazy projektowania.
Wyniki badań przeprowadzonych w ramach doktoratu pokazują, że wprowadzanie danych pomiarowych do systemu cyfrowego bliźniaka już na etapie projektowania może zmniejszyć ilość stali potrzebnej do wykonania jednej konstrukcji o 50 ton. Ponieważ produkcja stali odpowiada za 8% globalnej emisji CO2, zmniejszenie ilości stali wykorzystywanej do budowy konstrukcji morskich elektrowni wiatrowych może znacząco przyczynić się do zmniejszenia emisji dwutlenku węgla.
Bardziej optymalna eksploatacja istniejących struktur
Powszechnie wiadomo, że jeśli morska farma wiatrowa jest dobrze utrzymana, to wydłużenie okresu jej eksploatacji może przynieść pozytywne skutki nie tylko dla operatora, ale także dla użytkowników końcowych. Jednak do tej pory filozofia konserwacji konstrukcji wsporczych była wysoce domniemana, zazwyczaj oparta na fizycznych kontrolach, które są zarówno kosztowne, jak i niebezpieczne.
Dzięki wprowadzeniu pomiarów opartych na danych, bazujących na cyfrowym bliźniaku konstrukcji, gdzie zmiany jej zachowania mogą być monitorowane na żywo, operatorzy są w stanie podejmować trafne decyzje dotyczące przedłużenia okresu eksploatacji. Teoretyczne ramy oparte na danych zostały zastosowane w trakcie pracy doktorskiej na istniejącej morskiej konstrukcji wiatrowej, wykazując, że jej okres eksploatacji można wydłużyć o 19 lat. Uważa się, że jest to doskonały wynik, który może dać operatorowi lepszy pogląd na to, jak utrzymywać morską farmę wiatrową i poprawić wydatki związane z jej eksploatacją.
Ten projekt doktorancki jest szczególnie istotny dla operatorów morskich farm wiatrowych, konsultingowych firm inżynierskich oraz naukowców zainteresowanych uzyskaniem wartości z danych operacyjnych poprzez zastosowanie koncepcji digital Twins
Źródło: Ramboll
