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Distributed Acoustic Sensing for Cable Monitoring and Surveying for Offshore Wind Farms providing movement, depth, surface disruption and free-span readings

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Zustandsüberwachungstechnologie bringt Windstrom zurück an die Küste

Trotz enormer Fortschritte in Bezug auf die Größe und Leistung von Windkraftanlagen ist der gesamte erzeugte Strom nutzlos, wenn er nicht zurück an die Küste und ins Netz gebracht werden kann. Ein wegweisender, rund um die Uhr verfügbarer Dienst zur Zustandsüberwachung aus der Ferne soll nun sicherstellen, dass genau das geschieht.

Digitale Wirtschaft
Energie

Seit der Zeit, als 1991 der erste Windpark vor der Küste Dänemarks installiert wurde, hat sich viel getan. Von 2010 bis 2018 wuchs der Markt jährlich um fast 30 %. Jedoch auch heute ist der Markt noch weit davon entfernt, sein volles Potenzial zur Erzeugung von 420 000 Terawattstunden (TWh) Strom jährlich weltweit auszuschöpfen, was mehr als dem 18-fachen der heutigen weltweiten Stromnachfrage entspricht). Eine wichtige Herausforderung für die Betreiber liegt unter dem Meeresspiegel. Gemeint sind die Hochspannungs-Unterwasserkabel, die den Strom an die Küste zurücktransportieren. Das EU-finanzierte Projekt SENTRY hat eine hochentwickelte Echtzeit-Fernüberwachungstechnologie entwickelt, um Ausfallzeiten zu verkürzen und Instandhaltungs- und Reparaturkosten sowie entgangene Einnahmen zu minimieren.

Risikominimierung: ein riskantes Geschäft

Nach Angaben des Projektmanagers Marc Glenn von EDS HV Group, „können die Unterwasserkabel, welche die Windkraftanlage mit einer Offshore-Versorgungsstation und dann mit der Küste verbinden, sich derzeit über bis zu 100 km weit erstrecken. Sie sind in einer gefährlichen Umgebung mit sich bewegendem Sand, Meereswellen, einem sich verschiebenden Meeresboden und sogar Schiffsankern oder Fischernetzen verlegt“. Jährlich werden den Versicherern mindestens zehn Unterwasserkabelstörfälle gemeldet, wobei die Schadenforderungen allein 2015 77 % der weltweiten Gesamtkosten der Verluste der Offshore-Windparks in diesem Jahr betrugen. Es gibt bereits eine Vielzahl von Instrumenten zur Überwachung des Kabelzustands, ergänzt durch gelegentliche und kostenintensive regelmäßige Inspektionen. Die finanziellen Auswirkungen der Störungen sind jedoch immer noch ein kritischer Punkt für die Branche, der sich auf die Wettbewerbsfähigkeit der Betreiber und den Enthusiasmus der Investoren auswirkt.

Investitionen minimieren, Ergebnisse maximieren

Die Technologie „Distributed Acoustic Sensing“ (DAS) wandelt einen Standard-Lichtwellenleiter in einen Array akustischer Sensoren um. SENTRY griff darauf zurück, indem die bereits in die Unterwasser-Stromkabel integrierten Glasfaserkabel zur Kommunikation und Überwachung genutzt wurden. Das Team konnte CableSENTRY™ dank der Unterstützung des und der Zusammenarbeit mit dem DAS-Technologieexperten Optasense und zahlreichen Versuchspartnern realisieren, die Mittel zur Validierung der Technologie bereitstellten. Es verwandelt diese Glasfaserkabel in tausende kostengünstige Sensoren, die viele verschiedene einer Störung vorausgehende Szenarien oder Fehlerfälle erkennen können. CableSENTRY™ unterstützt die rund um die Uhr erfolgende Echtzeitüberwachung vom EDS-Kontrollraum in Belfast aus. Glenn erläutert dazu: „Im Falle eines Faserbruchs kann EDS dem Kunden innerhalb von Minuten die ID und die GPS-Koordinaten des Windpark-Hochspannungskabel-Assets auf bis zu 10 m genau mitteilen, wodurch die erforderliche Fehlersuche und -beseitigung minimiert und die Betriebszeit maximiert werden, was Zuverlässigkeit und Nachhaltigkeit der Branche steigert.“ Das Team hat seine innovative und vielversprechende Entwicklung zum Patent angemeldet.

Big Data unterstützen, Anwendungen erweitern

Glenn erklärt: „Wir haben nicht weniger als 33 potenzielle Datenströme entdeckt, die zur Analyse des Kabelzustandes dienen könnten.“ Das SENTRY-Team arbeitet nun zum Thema Datenaggregation eng mit IBM zusammen und bereitet gleichzeitig im Hinblick auf ein umfassendes Entscheidungsfindungswerkzeug den Weg zum Einsatz von künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen. „Unsere Dienstleistungen reduzieren die Ausfallzeiten in der Stromerzeugung ganz erheblich. Durch die Verbesserung der Effizienz des Sektors der erneuerbaren Offshore-Energieerzeugung leisten wir einen Beitrag zur Bekämpfung des Klimawandels“, so Glenn abschließend. „Dabei spielt es gar keine Rolle, wie heftig der Wind weht – ohne das abführende Hochspannungsseekabel, das den Strom zurück zur Küste bringt, kann er nicht in saubere umweltfreundliche Energie umgewandelt werden.“ So sorgt CableSENTRY™ nun für neue Höhenflüge der Windenergiebranche.

Schlüsselbegriffe

SENTRY, Kabel, Wind, CableSENTRY, Offshore, Windpark, Zustandsüberwachung, Hochspannung, Unterwasserkabel, Tiefseekabel, Sensoren, Faseroptik, verteilte Akustiksensoren, Distributed Acoustic Sensing, DAS

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