Implementação de IoT navega na energia eólica

Os parques eólicos do Mar do Norte estão travando algumas batalhas impressionantes, e não se tratam da vida marinha. Eles começaram com a quebra das maiores estruturas de mancal de turbina da Alemanha após 15 semanas; a manutenção preditiva havia planejado para a estrutura durar 15 meses. O resultado foi uma conta de manutenção desastrosa e uma reengenharia das pás gigantes que parecem ser as culpadas:elas literalmente sacudiram a turbina até a morte, diz Joseph Zulick da MRO Electric and Supply .

Uma estrutura do Mar do Norte perdeu sua carcaça principal da turbina este ano, o que levou os engenheiros a determinar que todas as 206 unidades desse tamanho no mar precisariam ser examinadas e reformadas. O Mar do Norte é a área de vento e corrente mais violenta a ter gigantescas fazendas de turbinas com problemas, mas outras regiões também estão tendo problemas de manutenção. (Veja também)

O papel da manutenção preditiva na engenharia de projeto para esses gigantes salta na escada de importância toda vez que um cliente adiciona megawatts ao esquema geral da fazenda. O monitoramento do cisalhamento do vento, da temperatura do mar / ar, da velocidade do vento, do torque e da vibração são agora apenas a ponta do iceberg. Todo projeto deve incluir avisos instantâneos e antecipados sobre a temperatura do mancal, integridade do alojamento e fiação, acima e abaixo da linha d'água.

Integrar

Em um artigo (1) sobre melhor manutenção conectada, o autor explica a importância de sistemas redundantes em redes industriais conectadas às estruturas mais remotas, como turbinas do Mar do Norte. Todo projetista precisa combinar aviso prévio, segurança e respostas como desligamentos / desligamentos em novos projetos de turbinas. As estratégias de manutenção sempre foram concebidas como rotinas. Essas rotinas precisam de uma atualização severa, mas a abordagem mais agressiva é adicionar um aparato de alerta ativo.

Os melhores sistemas agora combinam a capacidade de otimizar o desempenho e prever melhor as necessidades de manutenção. O sistema é rápido e poderoso. “A capacidade única da plataforma de analisar terabytes de dados com tempos de resposta abaixo de um segundo melhora ainda mais nossa capacidade de gerar valor significativo de nossos aplicativos de IoT”, afirma o artigo. Cada turbina eólica em operação neste estudo tem mais de 150 sensores que verificam a velocidade, clima, vibração e aceleração (desaceleração).

Outro exemplo de capacidade premium é um sistema projetado para vulnerabilidade climática extrema que não apenas analisa os dados de previsão instantaneamente, mas também inicia uma operação à prova de falhas antes que uma emergência aconteça. Os designers de IoT que buscam a transferência de informações mais confiável devem perceber que o clima severo pode interromper vários sistemas de comunicação; às vezes, uma conexão com fio é a única maneira. Nesse caso, uma conexão robusta baseada em cabo ao longo do cabo de transmissão principal poderia substituir o Wi-Fi e o satélite.

À prova de falhas, esse plano de emergência pode reduzir ou eliminar falhas de comunicação entre as máquinas, como desligamentos e redutores. Isso também pode impedir danos a máquinas que são vulneráveis ​​a ventos que mudam severamente.

Software inteligente

A rede para ambientes extremos deve funcionar em ambas as direções. Ele deve transmitir do sensor ou da sonda, através do mainframe protegido, para o local da placa de emergência. A decisão resultante sobre um desligamento deve ser transmitida de volta pela mesma ou por outra rede. Como é o resultado de mudanças climáticas severas, a resposta ao superaquecimento ou quebra pode ser um desligamento ou desaceleração.

Em cada incidente, quanto mais dados podem ser coletados, melhor a rede pode “aprender” como e como não proceder. O aprendizado de máquina que começa com a segurança do equipamento como prioridade máxima se ajustará às circunstâncias.

Os parques eólicos são um excelente exemplo de máquinas conectadas que podem operar de forma independente até que algo dê errado. Os sistemas de aprendizado de máquina podem ajudar a refinar as escolhas dos operadores, eliminando a necessidade de desligar o sistema completamente ou até mesmo desligar uma única turbina. Quando os aspectos de aprendizado de uma rede se combinam com sistemas mais robustos e redundantes, eles trabalham juntos, tornando o aprendizado mais rápido e mais eficiente.

Um exemplo é o desenvolvimento da Siemens (2) desenvolvimento da computação SIMATIC, que a empresa chama de "o componente principal da Totally Integrated Automation". Essa tecnologia move o conjunto de turbinas para mais perto da produção automática e, mais importante, para a autorregulação para fins de segurança.

O tamanho não importa

As lições aprendidas com o rastreamento e solução de problemas de sistemas localizados a centenas de quilômetros em um mar revolto ajudarão no projeto de segurança em fazendas de turbinas menores, na escala de redes elétricas municipais ou comunitárias. A maioria das concessionárias tem planos para energia eólica e solar, mas ainda estão preocupados com custos, segurança e suporte.

Os projetos para a próxima geração de turbinas serão escalonáveis, assim como o farm é escalonável hoje. Dentro de um único sistema de turbina estará a capacidade de usar aprendizado de máquina e IoT para se escalar até seu uso mais eficiente, incluindo desligar-se ou enviar automaticamente sua energia para um local de bateria.

Existem muitos exemplos de empresas que estão projetando para o futuro. Países que pareciam menos preocupados com o desenvolvimento eólico e solar há alguns anos agora estão investindo pesadamente. Um exemplo é a Turquia, que acumulou US $ 12 bilhões (€ 10,28 bilhões) em investimentos em energia eólica nos últimos 11 anos. (3) A produção gerada pelo país em 2007 foi de 146 megawatts; no ano passado, os parques eólicos geraram 6.500 megawatts, disse o relatório. Em um setor que se multiplicou 50 vezes em 11 anos, manutenção e melhor monitoramento serão essenciais.

A Turquia está longe de ser a única responsável pelo crescimento da energia eólica em fatores de dez. O mundo interconectado funciona com energia; a energia do futuro também estará interconectada. O vento pode ser uma grande parte desse quadro se os fabricantes de hardware puderem garantir que suas necessidades de instrumentos eletrônicos sem fio também sejam atendidas.

O autor deste blog é Joseph Zulick, escritor e gerente da MRO Electric and Supply