Forutseende vedlikehold kan hjelpe eierne av vindparker til havs med å unngå havari ved å forutsi når det mest optimale tidspunktet for vedlikehold er. Forbedringer i kontrollsalgoritmer vil gjøre det mulig å forbedre kraftproduksjonen, unngå kritiske belastningsaspekter og forbedre dynamisk stabilitet hos flytende turbiner.
Digitale tvillinger
En digital tvilling er en virtuell modell som er designet for å nøyaktig gjenspeile et fysisk objekt eller system. For vindparker betyr dette å utstyre turbiner med en rekke sensorer som overvåker ulike aspekter ved turbinens tilstand og ytelse. Dette gir data som kan deretter brukes til å kjøre simuleringer, feilsøke problemer, og teste ut strategier for forbedringer. Innsikten og dataene som genereres av den digitale tvillingen kan deretter brukes i det opprinnelige fysiske objektet.
Forvaltning av infrastruktur
Havvind-turbiner opererer i et tøft miljø med ekstrem vind- og bølgebelastning, noe som øker sannsynligheten for at mekanisk eller elektrisk utstyr svikter. Den avsidesliggende plasseringen gir også høyere drifts- og vedlikeholdskostnader på grunn av redusert tilgjengelighet og at fartøy bruker lengre tid på å komme fram. Feil kan oppstå i en rekke komponenter både i selve vindturbinene og det elektriske oppsamlingssystemet de er koblet på. Sensorer hjelper til med å observere tilstand og oppdage feil tidlig. I SINTEF utvikler vi systemer for tilstandsovervåkning som behandler målingene fra forskjellige sensorer, noe som gjør det mulig å forutse komponentenes gjenværende levetid. Det gir også operatøren tid til forebyggende vedlikehold.
Planlegging av forebyggende og tilstandsbasert vedlikehold av en havvindpark er også noe vi jobber med. Vi utvikler rammeverk for optimalisering som tar hensyn til komponentens tilstand, sannsynlighet for feil, logistikkrestriksjoner, vind- og strømprisprognoser og kontrollstrategier.
Vindparkkontroll
Kontrollsystemene sørger for at driften av vindturbiner til enhver tid passer til vindforholdene. Hver vindturbin har et lokalt kontrollsystem som drifter vindturbinene uten å «se» de andre. Vindturbiner er imidlertid sjelden isolert, men samlet i en vindpark med felles tilknytning til det regionale elektriske nettet. I tillegg til den elektriske koblingen gjennom oppsamlingsnettet, er det også aerodynamiske interaksjoner mellom turbinene.
Vindparkkontroll koordinerer driften av vindturbinene for å optimalisere den totale ytelsen til hele vindparken. Mulige mål for kontrollstrategien inkluderer effektmaksimering, effektreferansesporing og strukturell lastreduksjon. For å definere og balansere de mest relevante målene i hver situasjon, utvikler vi i vår forskning nye kontrollstrategier, algoritmer og systemmodeller, i tillegg til andre innovasjoner.
Vi jobber innen disse havvind-områdene:
- Dynamisk modellering av vindturbiner og vindparker, inkludert digital tvilling
- Analyse av systemdynamikk, overvåkning og optimalisering av vindparker
- Modeller som kombinerer fysisk kunnskap med data og maskinlæringsteknikker
- Sannsynlighetsanalyse ved bruk av beregningseffektive simulatorer
- Multi-objektiv vindparkkontroll, balansering av kraftproduksjon med f.eks. strukturell belastningsreduksjon
- Modellbaserte og prediktive tilnærminger for overvåkning
- Sensorfusjon og tilstandsestimering
- Forlengelse av levetiden ved forebyggende og prediktivt vedlikehold
- Samoptimalisering av drift og vedlikehold
Typiske havvind-oppdrag for oss er:
- Analytiske studier og numeriske modeller
- Algoritmer for kontroll
- Samoptimalisering av vindparkdesign og kontrollsystem
- Simuleringer
Hvem gjør vi dette for?
- Energiselskaper og utbyggere
- Leverandører og produsenter
