Skip to main content

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

Article Category

Article available in the folowing languages:

Technologia monitorująca działanie zapewnia, że energia generowana przez morskie elektrownie wiatrowe trafia na stały ląd

Pomimo ogromnego postępu, który dokonał się w ostatnich latach w zakresie rozmiarów i wydajności turbin wiatrowych, wytworzona przez nie energia elektryczna jest bezużyteczna, jeśli nie trafi na stały ląd i nie zostanie wprowadzona do sieci. Nowatorski system monitorujący działanie elektrowni 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu zagwarantuje, że takie sytuacje nie będą miały miejsca.

Gospodarka cyfrowa
Energia

Od czasu budowy pierwszej morskiej elektrowni wiatrowej na duńskich wodach w 1991 roku byliśmy świadkami szybkiego rozwoju tej technologii. W latach 2010-2018 rynek ten rozwijał się średnio o 30 % rocznie, jednak nawet pomimo tego okresu rozwoju potrzeba wiele pracy, by umożliwić wykorzystanie pełnego potencjału tego źródła energii – 420 000 terawatogodzin (TWh) rocznie na całym świecie, czyli 18 razy więcej, niż wynosi obecnie globalne zapotrzebowanie na energię elektryczną). Niezmiennie jednym z największych wyzwań dla operatorów pozostają podmorskie kable wysokiego napięcia, które pozwalają na przesył wytworzonej energii na stały ląd. W ramach finansowanego przez unię Europejską projektu SENTRY powstało zaawansowane rozwiązanie technologiczne umożliwiające monitoring w czasie rzeczywistym, które pozwala na minimalizację liczby awarii, kosztów konserwacji i napraw oraz utraconych przychodów.

Ograniczanie ryzyka w ryzykownej branży

Jak uważa Marc Glenn, kierownik projektu reprezentujący grupę EDS HV „podmorskie kable łączące turbiny wiatrowe z rozdzielniami na morzu, a następnie ze stałym lądem osiągają obecnie długości wynoszące nawet 100 kilometrów. Często są one zakopywane w niebezpiecznych miejscach, gdzie występują ruchome piaski, fale oceaniczne i zmiany kształtu dna morskiego, a także tam, gdzie narażone są na uszkodzenia powodowane przez kotwice statków i sieci rybackie”. Każdego roku ubezpieczyciele odbierają co najmniej 10 zgłoszeń dotyczących uszkodzeń kabli podmorskich, natomiast w samym tylko 2015 roku roszczenia ubezpieczeniowe stanowiły źródło 77 % wszystkich strat morskich farm wiatrowych na całym świecie. Na rynku istnieje wiele rozwiązań pozwalających na monitorowanie stanu kabli, których stosowanie wymaga jednak przeprowadzania rzadkich, lecz niezwykle drogich kontroli okresowych. Jednym z największych problemów dla branży pozostają jednak skutki finansowe awarii, które mają negatywny wpływ na konkurencyjność operatorów i zniechęcają inwestorów do tego sektora.

Zmniejszanie nakładów, maksymalizacja wyników

Technologia rozproszonego wykrywania akustycznego pozwala na przekształcenie standardowego światłowodu w grupę czujników akustycznych. Zespół skupiony wokół projektu SENTRY postanowił zastosować tę technologię, wykorzystując w tym celu światłowody zintegrowane z podmorskimi kablami, stosowanymi w celu komunikacji i monitorowania. Dzięki nawiązaniu współpracy z firmą Optasense specjalizującą się w rozwiązaniach wykorzystujących technologię rozproszonego wykrywania akustycznego, a także wieloma partnerami testowymi, którzy zapewnili dostęp do swoich urządzeń w celu weryfikacji działania technologii, zespół opracował rozwiązanie CableSENTRY™. Umożliwia on przekształcenie światłowodów w tysiące tanich czujników, które pozwalają na wykrywanie szerokiej gamy stanów mogących wskazywać na możliwość wystąpienia awarii, jak i uszkodzeń kabli. Rozwiązanie CableSENTRY™ pozwala na nieprzerwane monitorowanie stanu kabli w czasie rzeczywistym z dyspozytorni EDS w Belfaście. Jak wyjaśnia Glenn: „W przypadku uszkodzenia światłowodu, EDS może przekazać klientowi dane identyfikacyjne oraz współrzędne GPS kabla wysokiego napięcia z dokładnością do 10 metrów, co pozwala na maksymalne skrócenie czasu poszukiwania usterki i maksymalizację czasu działania, co przekłada się na wzrost stabilności i niezawodności morskich farm wiatrowych”. Zespół złożył wniosek o ochronę patentową swojego innowacyjnego i obiecującego rozwiązania.

Duże zbiory danych, wiele zastosowań

Jak wyjaśnia Glenn: „W ramach projektu odkryliśmy co najmniej 33 strumienie danych, które można zastosować w celu analizy stanu kabli. Zespół skupiony wokół inicjatywy SENTRY współpracuje obecnie ściśle z przedstawicielami firmy IBM nad rozwiązaniem agregacji danych, co pozwoli na wykorzystywanie rozwiązań z zakresu sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego, aby docelowo opracować kompleksowe narzędzie wspomagające podejmowanie decyzji”. „Nasze rozwiązanie znacząco skraca przestoje w wytwarzaniu energii. Dzięki zwiększaniu wydajności morskich elektrowni wykorzystujących OZE przyczyniamy się do walki ze zmianami klimatu”, dodaje Glenn. „Niezależnie od siły wiatru, bez kabla dostarczającego energię na ląd nie jest możliwe przetworzenie go na czystą energię”. Rozwiązanie CableSENTRY™ otworzy nowe drogi do rozwoju branży energetyki wiatrowej.

Słowa kluczowe

SENTRY, kabel, wiatr, CableSENTRY, morskie, elektrownie wiatrowe, monitorowanie stanu, wysokie napięcie, kabel podmorski, czujniki, światłowód, rozproszone wykrywanie akustyczne

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania