Wykorzystanie dronów do badań elektrowni wiatrowych

Jak w przypadku innych inwestycji właściciele farm wiatrowych liczą na zwrot poniesionych nakładów i przychody z tytułu funkcjonowania inwestycji, dlatego dąży się, aby infrastruktura wytwarzająca energię była jak najbardziej produktywna. W przypadku farm wiatrowych oznacza to optymalne wykorzystanie energii wiatru. 

Aby maksymalizować wytwarzanie energii i minimalizować czas przestoju turbiny, jej wybrane elementy muszą być odpowiednio często kontrolowane. Oprócz okresowych badań, diagnostyka powinna być też przeprowadzana po każdorazowych gwałtownych zjawiskach pogodowych takich jak burze czy gradobicie.

Niestety w praktyce ze względu na duże koszty i czasochłonność badania wykonywane są zazwyczaj tylko okresowe kontrole. Najbardziej narażonymi na uszkodzenia elementami farm wiatrowych są łopaty turbin. Łopaty znajdujące się na znacznych wysokościach są nie tylko podstawowymi elementami elektrowni, ale także najtrudniejszymi pod względem diagnostyki.

REKLAMA

Nawet niewielkie ich uszkodzenia mogą spowodować całkowite zniszczenie turbiny spowodowane siłą odśrodkową powstającą w trakcie ich pracy, co oznacza jej długoczasowy przestój. Łopaty turbiny mogą zostać zdiagnozowane na kilka sposobów:

• Poprzez wejście na turbinę i wizyjny ogląd poszczególnych elementów
• Wykorzystując specjalnej konstrukcji roboty badające powierzchnię łopat
• Wykorzystując bezzałogowe statki powietrzne pionowego startu wyposażone w kamery wizyjne wysokiej rozdzielczości
• Oglądając łopaty z ziemi z wykorzystaniem lunet

W praktyce są wykorzystywane wszystkie wyżej opisane rodzaje badań. Każde z nich charakteryzuje się natomiast wadami i zaletami, które zostały zawarte poniżej.

Wejście na turbinę:

• Czasochłonne
• Drogie

Wykorzystanie robotów:

REKLAMA

• Czasochłonne
• Bardzo drogie

Wykorzystanie dronów

• Podatne na warunki atmosferyczne

Ogląd z ziemi

• Niedokładne wyniki

Inspekcję łopat turbin wiatrowych można wykonywać z dwóch perspektyw – z poziomu gruntu oraz z powietrza. Badanie z poziomu gruntu nie pozwala na dokładne zlokalizowanie oraz zdiagnozowanie uszkodzeń mechanicznych powierzchni łopat. Ma ono jedynie charakter poglądowy i orientacyjny i powinno zostać wsparte bezpośrednim zdjęciem z bliskiej odległości, w celu ustalenia przyczyn, skali oraz miejsc uszkodzeń. Natomiast korzystając z wielowirnikowców, cały szereg zdjęć wizyjnych łopat można uzyskać w 15-30 minut przechodząc w tryb serwisowy turbin, bez wysokościowych prac specjalistów. 

Dron posiada zintegrowanym systemem wizyjny o wysokiej rozdzielczości, który jest kontrolowany przez czujniki ultradźwiękowe, pozwalające na utrzymanie stałej odległości od powierzchni łopaty. Rozwiązanie to pozwala zwiększyć bezpieczeństwo przeprowadzonej diagnostyki i eliminuje ryyzko związane z błędną oceną odległości przez operatora znajdującego się na ziemi w pobliżu turbiny. 

Prace diagnostyczne wykonywane za pomocą drona firmy Trójfazowy można zintegrować np. z systemem firmy VIS Energia, który jest systemem informatycznym, opracowanym jako innowacyjne, zintegrowane narzędzie usprawniające zarządzanie pojedynczymi układami energii odnawialnej jak i całymi farmami turbin wiatrowych. System zaprojektowano jako wielomodułowe i wielofunkcyjne oprogramowanie będące rozwiązaniem typu CMMS (Comupter Maintenance and Management System), a w dalszym procesie rozwoju stanie się rozwiązaniem Big Data.

Trójwarstwowa budowa systemu (warstwa bazodanowa, warstwa logiki biznesowej i warstwa graficznego interfejsu użytkownika) umożliwia komfortową i bezpieczną pracę w trybie dostępu zdalnego przez przeglądarki internetowej. W założeniach ma realizować szerokie spektrum funkcjonalności, począwszy od monitorowania zarządzania pracami technicznymi na obiektach energetycznych związanych z dziedziną serwisowania, a skończywszy na analityce produkcji energii wraz z prognozą wyprodukowanej energii i bilansowaniem produkcji. System zapewnia planowanie produkcji energii przez wysoką jakość predykcji wytwarzanej energii z uwzględnieniem prognozy pogody i sprawności technicznej turbin. Umożliwia również zarzadzanie serwisem przez planowanie przeglądów, prac dla służb technicznych, przez paszportyzację elementów turbin – skończywszy na prognozowaniu potencjalnych awarii – w oparciu o wykorzystywanie prognoz długoterminowych, umożliwiających generowanie najmniejszych strat finansowych z powodu awarii turbin. Elementy te w wydatny sposób podnoszą efektywność ekonomiczną farmy wiatrowej przez optymalizację kosztów.

Program firmy VIS Energia umożliwia w prosty i przejrzysty sposób zarządzanie wieloma zespołami elektrowni wiatrowych złożonych z turbin tych samych lub różnych producentów. Budowę jego zaplanowano jako intuicyjny i łatwy w obsłudze systemem, dostarczający możliwość obsługi kilku obszarów dziedzinowych:

• Interpretacja i bezpieczne, długoterminowe przechowywanie danych;
• Możliwość monitorowania i segregowanie dokumentacji serwisowej;
• Paszportyzacja turbin;
• Prognozowaniem krótkoterminowym w rozkładzie dobowo-godzinowym (planowanie i weryfikacja prognoz wielkości produkcji);
• Monitorowanie i prezentacja graficzna parametrów poszczególnych turbin (poprzez zbieranie danych z dowolnie zdefiniowanych źródeł oraz analizy alertów przez ich wizualizację w przedziałach czasowych);
• Analiza zdjęć pomiarowych łopat turbin dostarczanych przez dron;
• Miesięczne i/lub roczne raportowanie pracy farmy;
• Analiza dostępności turbin dla całej farmy jak i dla poszczególnych turbin;
• Analiza krzywych mocy;
• Analiza przestojów oraz zalecenia serwisowe, w tym wspomaganie w zarządzaniu serwisem (wraz z prognozowaniem dostaw podzespołów) i planowanymi przeglądami urządzeń (listą napraw oraz listą zespołów serwisowych) oraz prognozowaniem potencjalnych usterek turbin (w oparciu o estymację danych historycznych);
• Analiza i porównanie produkcji rzeczywistej z prognozowaną;
• Analiza strat w produkcji:
• Analiza dzienników błędów;
• Analiza współczynników wydajności (capacity factors) dla farmy i poszczególnych turbin;
• Analiza dostarczanych danych pomiarowych, serwisowych, meteorologicznych i innych danych dziedzinowych;
• Analiza poprawy wydajności farmy, zarządzanie kosztami funkcjonowania farmy, uwzględniające rzeczywiste koszty serwisu oraz planowane koszty przeglądów i napraw. 

trojfazowy.pl