Optimalisering av vindturbiners ytelse med sensorløsninger

Vindturbiner er en nøkkelkomponent i verdens overgang til netto nullutslipp. Her ser vi på sensorteknologien som sikrer sikker og effektiv drift.
Vindturbiner har en forventet levetid på 25 år, og sensorer spiller en nøkkelrolle i å sikre at turbinene oppnår sin forventede levetid. Ved å måle vindhastighet, vibrasjon, temperatur og mer, sørger disse små enhetene for at vindturbiner opererer trygt og effektivt.
Vindturbiner må også være økonomisk levedyktige. Ellers vil bruken av dem bli ansett som mindre praktisk enn bruk av andre former for ren energi eller til og med fossil energi. Sensorer kan gi ytelsesdata som vindparkoperatører kan bruke for å oppnå topp kraftproduksjon.
Den mest grunnleggende sensorteknologien for vindturbiner registrerer vind, vibrasjon, forskyvning, temperatur og fysisk stress. Følgende sensorer bidrar til å etablere grunnlinjeforhold og oppdage når forholdene avviker betydelig fra grunnlinjen.
Evnen til å bestemme vindhastighet og -retning er avgjørende for å vurdere ytelsen til vindparker og individuelle turbiner. Levetid, pålitelighet, funksjonalitet og holdbarhet er hovedkriteriene når man evaluerer ulike vindsensorer.
De fleste moderne vindsensorer er mekaniske eller ultralydbaserte. Mekaniske anemometre bruker en roterende kopp og vinge for å bestemme hastighet og retning. Ultralydsensorer sender ultralydpulser fra den ene siden av sensorenheten til en mottaker på den andre siden. Vindhastighet og -retning bestemmes ved å måle det mottatte signalet.
Mange operatører foretrekker ultralydvindsensorer fordi de ikke krever omkalibrering. Dette gjør at de kan plasseres på steder der vedlikehold er vanskelig.
Deteksjon av vibrasjoner og bevegelse er avgjørende for å overvåke integriteten og ytelsen til vindturbiner. Akselerometre brukes ofte til å overvåke vibrasjoner i lagre og roterende komponenter. LiDAR-sensorer brukes ofte til å overvåke tårnvibrasjoner og spore bevegelser over tid.
I noen miljøer kan kobberkomponentene som brukes til å overføre turbinkraft generere store mengder varme, noe som kan forårsake farlige brannskader. Temperatursensorer kan overvåke ledende komponenter som er utsatt for overoppheting og forhindre skade gjennom automatiske eller manuelle feilsøkingstiltak.
Vindturbiner er designet, produsert og smurt for å forhindre friksjon. Et av de viktigste områdene for å forhindre friksjon er rundt drivakselen, noe som oppnås primært ved å opprettholde en kritisk avstand mellom akselen og tilhørende lagre.
Virvelstrømsensorer brukes ofte til å overvåke «lagerklaring». Hvis klaringen reduseres, vil smøringen reduseres, noe som kan føre til redusert effektivitet og skade på turbinen. Virvelstrømsensorer bestemmer avstanden mellom et objekt og et referansepunkt. De tåler væsker, trykk og temperatur, noe som gjør dem ideelle for å overvåke lagerklaringer i tøffe miljøer.
Datainnsamling og -analyse er avgjørende for den daglige driften og langsiktig planlegging. Å koble sensorer til en moderne skyinfrastruktur gir tilgang til vindparkdata og kontroll på høyt nivå. Moderne analyser kan kombinere nyere driftsdata med historiske data for å gi verdifull innsikt og generere automatiserte ytelsesvarsler.
Nyere innovasjoner innen sensorteknologi lover å forbedre effektiviteten, redusere kostnader og forbedre bærekraften. Disse fremskrittene er knyttet til kunstig intelligens, prosessautomatisering, digitale tvillinger og intelligent overvåking.
Som mange andre prosesser har kunstig intelligens akselerert behandlingen av sensordata betraktelig for å gi mer informasjon, forbedre effektiviteten og redusere kostnader. Kunstig intelligens er en egenskap at den vil gi mer informasjon over tid. Prosessautomatisering bruker sensordata, automatisert behandling og programmerbare logiske kontrollere for automatisk å justere helling, effekt og mer. Mange oppstartsbedrifter legger til skytjenester for å automatisere disse prosessene for å gjøre teknologien enklere å bruke. Nye trender innen sensordata for vindturbiner strekker seg utover prosessrelaterte problemer. Data samlet inn fra vindturbiner brukes nå til å lage digitale tvillinger av turbiner og andre vindparkkomponenter. Digitale tvillinger kan brukes til å lage simuleringer og hjelpe i beslutningsprosessen. Denne teknologien er uvurderlig i planlegging av vindparker, turbindesign, rettsmedisin, bærekraft og mer. Dette er spesielt verdifullt for forskere, produsenter og serviceteknikere.