Robotyczne rozwiązanie do inspekcji łopat turbin wiatrowych
W ramach strategii Europejski Zielony Ład UE zamierza ograniczyć emisje gazów cieplarnianych o 55 % do 2030 roku. „Osiągnięcie tego celu będzie wymagać znaczącego zwiększenia wykorzystania energii odnawialnej o 40–66 %”, mówi Martin Bourton, badacz w firmie TWI. Jak wyjaśnia Bourton, duża część tej odnawialnej energii pochodzić będzie z elektrowni wiatrowych. Wymaga to jednak nie tylko zbudowania odpowiedniej infrastruktury, ale także opracowania technologii jej inspekcji i konserwacji. „Aby zmaksymalizować ilość energii produkowanej przez turbiny wiatrowe, należy zagwarantować ich wydajną pracę”, dodaje. „Wymaga to zwiększenia ich wydajności aerodynamicznej i zminimalizowania czasu przestoju. Pierwszym krokiem w tym celu jest opracowanie skutecznych rozwiązań w zakresie inspekcji i konserwacji”. Bourton pomógł w kierowaniu pracami nad rozwojem takiego rozwiązania w ramach projektu finansowanego ze środków UE. W rezultacie powstał SheaRIOS – robotyczny system do inspekcji, który w oparciu o zaawansowaną robotykę oraz metodę pomiaru i testowania zwaną szerografią przeprowadza inspekcje operacyjnych łopat turbin wiatrowych in situ.
Ważna i droga część
Zespół projektu SheaRIOS skupiał się na łopatach turbin wiatrowych, ponieważ są one ważną i drogą częścią turbiny wiatrowej oraz są szczególnie podatne na zniszczenia. „Łopaty turbin wiatrowych muszą wytrzymać ekstremalne spektrum obciążeń dynamicznych”, wyjaśnia Bourton. „Są ponadto wystawione na działanie warunków środowiskowych, takich jak zmiany temperatury, opady i uderzenia piorunów oraz erozję”. Wszystkie te czynniki mogą zwiększać ryzyko awarii, która może skutkować uszkodzeniem samej wieży turbiny lub pozostałych łopat. Takie uszkodzenie często prowadzi do utraty wydajności aerodynamicznej, co przekłada się na zmniejszenie rocznej produkcji energii. Aby zapobiec takim sytuacjom, należy naprawić lub wymienić łopaty przed wystąpieniem awarii. Wymaga to jednak wykonywania regularnych inspekcji i prac konserwacyjnych, co nie należy do łatwych zadań. „Inspekcje są niebezpieczne, a czasami kończą się wypadkami, nawet śmiertelnymi”, zauważa Bourton. Koszty inspekcji łopat turbin wiatrowych mogą być zaporowe, a zwiększenie rozmiaru tych elementów i instalowanie ich w odległych miejscach, np. na morzu, przełoży się na dalszy wzrost kosztów. „Turbiny wiatrowe produkują energię tylko kiedy pracują, dlatego każde zatrzymanie w celu inspekcji, konserwacji lub naprawy zmniejsza ich wydajność”, zauważa Bourton.
Robotyczne rozwiązanie do inspekcji
Zdaniem Bourtona rozwiązanie SheaRIOS stanowi odpowiedź na te wyzwania. „Podczas inspekcji robot wspina się na wieżę turbiny wiatrowej i wypuszcza robot pełzający na powierzchnię łopaty”, wyjaśnia. „Wykorzystując wspomagane podciśnieniem gąsienice, robot pełzający przemieszcza się do wskazanego obszaru, gdzie przeprowadzana jest inspekcja szerograficzna ostrza”. System SheaRIOS kontrolowany jest zdalnie z poziomu gruntu za pomocą kabla szerokopasmowego łącza danych. Robot-wspinacz pełni rolę centrum zasilania i komunikacji robota pełzającego i jednostki inspekcyjnej. „Wykorzystanie rozwiązania robotycznego pozwala na regularne przeprowadzanie inspekcji podczas pracy turbiny przy niewielkich kosztach”, podsumowuje Bourton. „Ponadto dzięki zastosowaniu robota SheaRIOS w zastępstwie człowieka inspekcje łopat turbin wiatrowych są znacznie bezpieczniejsze”. Po pomyślnej demonstracji rozwiązania zespół ubiega się o finansowanie zewnętrzne, które pozwoli wprowadzić tę technologię na rynek.
Słowa kluczowe
SheaRIOS, Europejski Zielony Ład, emisje gazów cieplarnianych, energia odnawialna, łopaty turbin wiatrowych, infrastruktura robotyczna, turbiny wiatrowe, inspekcja, konserwacja, zaawansowana robotyka, produkcja energii