Meningkatkan Ladang Angin Lepas Pantai dan Turbin Pasang Surut dengan Memprediksi yang Tidak Terduga

Proyek energi terbarukan lepas pantai semakin mendapatkan perhatian signifikan di seluruh dunia. Jika kita melihat Uni Eropa saja, penerapan energi angin lepas pantai menjadi inti dalam mewujudkan European Green Deal, yang bertujuan memastikan daya saing dan keamanan pasokan energi Eropa.

Secara keseluruhan, Komisi Eropa telah menerbitkan strategi UE khusus tentang energi terbarukan lepas pantai, yang mengusulkan langkah-langkah kuat untuk mendukung pengembangan berkelanjutan jangka panjang sektor ini. Strategi tersebut menetapkan target ambisius untuk kapasitas terpasang minimal 60 GW energi angin lepas pantai dan 1 GW energi laut pada tahun 2030, serta 300 GW dan 40 GW masing‑masing pada tahun 2050. Kabar baiknya, negara‑negara UE telah melampaui target yang diajukan Komisi, baik dalam jangka pendek maupun panjang.

Pasar global untuk energi terbarukan lepas pantai juga tumbuh cepat. Menurut Laporan Pasar Angin Lepas Pantai 2024 yang diterbitkan oleh National Renewable Energy Limited (NREL), instalasi angin lepas pantai baru pada tahun 2023 meningkatkan kapasitas global menjadi lebih dari 68 GW, tersebar di 319 proyek yang beroperasi dan menampung lebih dari 13.000 turbin yang beroperasi.

Dengan proyek tambahan pada berbagai tahap perencanaan dan pengembangan, kapasitas energi angin lepas pantai dalam jalur produksi total lebih dari 453,6 GW, dengan 104,4 GW berasal dari struktur mengapung.

Pertumbuhan seperti itu dalam rezim energi terbarukan lepas pantai memerlukan dukungan kuat dari komunitas R&D global di seluruh dunia—dan dukungan tersebut tersedia. Pada segmen berikut, kami membahas salah satu inovasi tersebut: penerapan robot bawah air yang mampu memprediksi gelombang secara real‑time sehingga biaya produksi energi terbarukan lepas pantai dapat dikurangi.

Teknologi Baru Dapat Membuat Pemeliharaan Ladang Angin Lepas Pantai dan Turbin Pasang Surut Lebih Murah, Lebih Cepat, dan Lebih Aman

Penelitian ini dilakukan oleh tiga peneliti Universitas Edinburgh, Kyle L. Walker, Laura Beth Jordan, dan Francesco Giorgio-Serchi. Tim peneliti tersebut mengembangkan arsitektur kontrol end‑to‑end lengkap untuk penolakan gangguan selama tugas penahanan posisi di bawah gangguan gelombang, yang mencakup pengendali prediktif model nonlinier (NMPC) yang digabungkan dengan prediktor gelombang laut deterministik (DSWP). Solusi mereka bertujuan mempermudah kendaraan bawah air yang beroperasi di lingkungan yang didominasi gelombang, di mana gangguan secara signifikan memengaruhi respons kendaraan dan mengancam keselamatan operasional.

Singkatnya, para peneliti telah menciptakan alat—baik komputasional maupun eksperimental—yang memungkinkan robot otonom mempertahankan posisi stabil di tengah gelombang yang tidak teratur dan bergelombang. Tangki uji FloWave milik universitas menjadi lokasi percobaan. Untuk data, mereka menggunakan wawasan yang diambil oleh sebuah pelampung di Laut Utara untuk meniru jenis kondisi yang mungkin dihadapi robot.

Sistem ini menggunakan perangkat yang ditambatkan ke dasar laut untuk mengukur arah dan tinggi gelombang yang datang serta menyampaikan informasi tersebut secara real‑time ke robot yang bekerja di sekitarnya, memungkinkan mesin tanpa awak tersebut mengantisipasi gangguan kompleks di masa depan dan menanggulanginya untuk mempertahankan posisi yang stabil.

Manfaat Teknologi Ini

Sumber: The University of Edinburgh

Robot tanpa awak yang stabil dan ditempatkan di lepas pantai dapat melaksanakan tugas pemeliharaan rutin yang kompleks dengan biaya lebih rendah, mengurangi total biaya produksi energi terbarukan, yang biasanya tidak kompetitif karena biayanya jauh lebih tinggi dibandingkan bahan bakar fosil. Penempatan robot semacam itu serta stabilitasnya juga memastikan operasi yang disederhanakan tanpa memerlukan kapal, helikopter, atau peralatan pengangkatan.

Peneliti menyoroti bahwa solusi baru mereka lebih baik daripada sistem kontrol konvensional.

Dengan membentuk prediksi gangguan gelombang di masa depan dan mengintegrasikannya ke dalam sistem kontrol, kami dapat memperluas jangkauan ini dengan sedikit atau tanpa perubahan pada perangkat keras robot. Dalam hal menerapkan teknologi ini di lapangan, ini merupakan manfaat besar dan membuat sistem kami dapat diterapkan pada sebagian besar kendaraan yang saat ini tersedia di pasar.

Selain itu, temuan percobaan menunjukkan bahwa sistem memiliki tingkat kompatibilitas tinggi dengan robot yang beroperasi pada kedalaman besar dekat permukaan, di mana gangguan terasa sangat kuat.

Di masa depan, para peneliti berkeinginan memperkuat solusi ini dengan otonomi yang lebih besar agar dapat melakukan tugas-tugas presisi seperti mendeteksi karat atau memperbaiki peralatan listrik tanpa menjadi tidak stabil.

Meningkatkan teknologi ini lebih jauh dapat membantu menciptakan perubahan signifikan dalam adopsi robot tanpa awak di laut dan secara drastis meningkatkan tingkat otomasi di sektor lepas pantai.

Meskipun penelitian ini membuat produksi energi terbarukan lepas pantai lebih murah dan lebih efisien, kita harus ingat bahwa penelitian di bidang ini telah berlangsung lama. Pada tahun 2022, misalnya, tiga peneliti, Y. Liu, M Hajj, dan Y. Bao, menerbitkan ulasan penilaian kerusakan berbasis robot untuk turbin angin lepas pantai atau OWT. Berikut beberapa aspek penting dari temuan ulasan tersebut.

Klik di sini untuk mempelajari teknologi turbin pembangkit energi angin tanpa gerakan.

Menerapkan Robot untuk Menilai Kerusakan pada Turbin Angin Lepas Pantai

Penelitian menekankan fakta bahwa robot dapat melaksanakan tugas penilaian kondisi otomatis pada turbin angin lepas pantai. Penelitian ini meneliti kemungkinan penerapan UAV, robot pemanjat, dan robot bawah air untuk pemantauan serta penggunaan fotografi, termografi, dan pencitraan sinar‑X untuk mendeteksi anomali.

Turbin angin lepas pantai menghadapi banyak faktor, termasuk lingkungan keras di mana beban dinamis dan ekstrem terus mengurangi keselamatan dan umur layanan mereka. Biaya instalasi dan pemeliharaan meningkat, menyebabkan lonjakan biaya produksi energi terbarukan secara keseluruhan. Selain itu, terdapat risiko degradasi material yang disebabkan oleh air laut yang asin.

Penelitian menyatakan bahwa kemajuan terbaru dalam teknologi robotik dan algoritma cerdas dapat membantu menilai tingkat kerusakan pada OWT. Sementara robot yang dilengkapi dengan perangkat NDE dapat dioperasikan secara remote atau otomatis untuk memeriksa OWT, data yang diperoleh dari perangkat NDE tersebut dapat dianalisis menggunakan algoritma cerdas untuk deteksi, klasifikasi, lokalisasi, dan kuantifikasi kerusakan. UAV, robot pemanjat, dan robot bawah air dapat lebih membantu dengan membawa perangkat seperti kamera optik dan inframerah, serta peralatan sinar‑X.

Penelitian menyimpulkan bahwa inspeksi berbasis robot dapat menjadi solusi yang baik untuk meningkatkan keselamatan dan menawarkan tingkat ketangguhan tinggi sambil menjaga biaya tetap rendah.

Melihat nilai yang ditawarkan solusi ini bagi industri produksi energi terbarukan, beberapa perusahaan telah mengembangkan solusi komersial di bidang ini. Berikut beberapa contoh tersebut.

Klik di sini untuk mempelajari apakah angin dapat memberi daya dunia.

1. Aerones

Aerones adalah salah satu pemimpin global di antara perusahaan yang menawarkan layanan perawatan turbin angin berbasis robot. Perusahaan tersebut mengklaim memanfaatkan teknologi robotik yang dipatenkan untuk tim layanan mereka guna memberikan layanan yang lebih cepat, lebih aman, dan lebih efektif bagi operator angin di seluruh dunia.

Ruang lingkup layanan yang ditawarkan Aerones mencakup semua area layanan penting dalam siklus hidup turbin, termasuk inspeksi, pembersihan, perbaikan, dan lainnya. Untuk inspeksi, mereka menyediakan perlindungan petir, inspeksi internal dan dengan drone, serta layanan pembersihan lubang drainase. Dalam pembersihan, Aerones melakukan pembersihan menara dan baling‑baling. Untuk layanan perbaikan, platform robotik Aerones yang sangat canggih membantu persiapan permukaan, aplikasi pengisi, pengamplasan, dan perlindungan tepi depan, serta menerapkan lapisan pelindung untuk melindungi permukaan baling‑baling dari erosi selama bertahun‑tahun.

Serangkaian layanan robotik unik Aerones tidak dirancang untuk menggantikan manusia atau mengambil pekerjaan mereka. Layanan ini memerlukan teknisi bersertifikat yang mengendalikan peralatan dari kenyamanan kendaraan yang hangat. Berkat presisi dan efisiensi robotik mereka, layanan Aerones meminimalkan waktu henti hingga 4‑6 kali dan mengurangi masa menganggur hingga 5‑10 kali. Sistem proprietari mereka menyediakan layanan robotik berkualitas tinggi bagi teknisi turbin angin untuk inspeksi, pembersihan, pemeliharaan, dan perbaikan, sementara platform data digital berbasis cloud mengumpulkan dataset lintas‑industri unik dari inspeksi, memungkinkan penetapan harga yang efisien untuk rencana pemeliharaan preventif yang lebih cerdas & anggaran.

Pada September 2024, Aerones memperoleh dukungan dana inovasi yang disediakan untuk proyek infrastruktur yang sangat inovatif, siap pasar, dapat diskalakan, dan ambisius yang bertujuan mengurangi emisi CO2.

Aerones menerima €4,4 juta dari dana inovasi UE. Proyek tersebut, menurut penjelasan mereka, bertujuan menyelesaikan perbaikan turbin dalam waktu 18 jam, secara signifikan meminimalkan waktu henti dan berkontribusi pada tujuan iklim global. Menurut laporan, pendekatan mereka diperkirakan menghasilkan pengurangan 67% dalam waktu henti perbaikan, menghindari 161.349 ton emisi CO2 selama satu dekade, dan memungkinkan produksi tambahan 918.320 MWh listrik terbarukan.

Pada Januari 2023, Aerones mengumpulkan US$30 Juta untuk memperluas layanan berbasis robot dan meningkatkan efisiensi. Putaran pendanaan ini dipimpin bersama oleh investor baru Lightrock dan Haniel, dengan partisipasi dari Blume Equity serta investor yang sudah ada seperti Change Ventures, Metaplanet, dan Mantas Mikuckas, di antara lainnya.

Aerones menyatakan dana tersebut akan digunakan untuk mengembangkan fungsi teknis dan penjualan Aerones, meningkatkan jumlah tim layanan robot, dan memperluas ke pasar baru yang tumbuh cepat. Pada saat penggalangan dana, rangkaian solusi berbasis robot Aerones sudah melayani pelanggan yang mewakili 50 persen kapasitas tenaga angin dunia.

2. Bladebug

Perusahaan inovatif lain yang menangani kebutuhan industri angin lepas pantai yang sedang berkembang dan menjadikannya dapat diprediksi serta efisien adalah Bladebug. Perusahaan ini telah mengembangkan robot canggih untuk membantu teknisi dalam inspeksi dan perbaikan baling‑baling turbin, tanpa memerlukan akses tali. Ada banyak keuntungan dari solusi robotik Bladebug. Mereka mengurangi hambatan adopsi, meminimalkan waktu henti, dan mencegah duplikasi upaya.

Robot crawler Bladebug dapat dioperasikan di luar garis pandang. Dengan bantuan ini, teknisi dapat melakukan tugas pemeliharaan secara remote tanpa biaya terkait dan tanpa terpapar kondisi keras. Robot ini semi‑otonom.

Kedua, karena ringan, kecepatan penempatan dan kemudahan penggunaan jauh lebih tinggi dibandingkan banyak pesaingnya. Melalui solusi robotik Bladebug, tim O&M dapat menangani cacat sebelum penggunaan tim akses tali tradisional menjadi layak. Pemeliharaan preventif ini meningkatkan efisiensi turbin dan memaksimalkan energi rendah karbon yang dihasilkan.

Akhirnya, desain modularnya memastikan bahwa badan robot dapat menerima berbagai peralatan pengujian non‑destruktif dan perbaikan, menjadikannya fleksibel di lepas pantai.

Bladebug telah menerima dukungan keuangan dan pendampingan yang luas dari perusahaan seperti Innovate UK, Catapult Offshore Renewable Energy, Imperial Enterprise Lab, dan Launch Academy. Pendanaannya berasal dari dua investor: Britbots dan The Offshore Wind Growth Partnership.

3. Reblade

Pada Mei 2024, Global Wind Energy Council melaporkan bahwa rekor 117 gigawatt kapasitas baru dipasang di seluruh dunia pada tahun 2023. Karena tantangan pemasangan lebih banyak perangkat keras dan lonjakan rencana pemeliharaan yang menyertainya, perusahaan Denmark Reblade menciptakan pabrik perbaikan miniatur yang dikirimkan oleh drone.

Solusi perbaikan baling‑baling robotik perusahaan ini mencakup sistem plug‑and‑play untuk tim pemeliharaan yang memungkinkan tim memberi instruksi dan memantau proyek dari darat. Robot Reblade dapat melakukan perbaikan erosi dengan robot untuk setiap aktivitas, mulai dari pembersihan dan penggilingan hingga pelapisan dan pengecatan tepi depan baling‑baling turbin. Sistem perbaikan yang dikirimkan oleh drone dapat disesuaikan, dengan setiap modul mampu menyelesaikan tugas dan produk yang spesifik sesuai preferensi dan kebutuhan masing‑masing klien.

Perusahaan mengklaim bahwa robotnya sangat cepat dan efisien, dengan tim layanan menyelesaikan perbaikan pada dua turbin penuh dalam satu hari. Mereka juga mengklaim solusi mereka dapat bertahan dalam berbagai kondisi cuaca, dengan robot bekerja mulus di lokasi terpencil, mengurangi waktu layanan dan biaya hingga 80 persen. Perusahaan memiliki tiga investor, termasuk Eureka Network dan European Innovation Council.

Solusi Robotik untuk Meningkatkan Ladang Angin Lepas Pantai dan Turbin Pasang Surut: Masa Depan

Di masa mendatang, meningkatkan efisiensi di seluruh ladang angin lepas pantai dan turbin pasang surut akan memerlukan upaya lebih besar dalam mengotomatisasi proses inspeksi dan pemeliharaan. Aspek-aspek ini, selain meningkatkan kualitas layanan, juga akan secara signifikan mengurangi masalah keselamatan dengan mengurangi kebutuhan penyelam manusia untuk bekerja di lingkungan bawah air yang berbahaya.

Peralihan dari upaya manusia ke solusi robotik akan melibatkan kendaraan yang dioperasikan secara remote, kapal permukaan tanpa awak, dan robot bawah air otonom yang lebih canggih. Teknologi ini akan beroperasi dengan sukses dalam kondisi yang berbahaya atau tidak dapat diakses oleh manusia, berfungsi di berbagai kondisi cuaca menantang, pada kedalaman yang lebih besar, dan untuk periode yang lebih lama.

Peneliti yang bekerja di bidang ini telah mengidentifikasi beberapa area kunci yang memerlukan solusi lebih mendetail. Misalnya, robot bawah air harus mempertahankan posisi yang tepat di laut yang bergelombang—sebuah tantangan yang ditangani oleh penelitian yang kami bahas sebagai terobosan signifikan.

Peneliti juga mempertimbangkan penggunaan digital twin. Karena robot saat ini mampu melakukan pemetaan 3D lanjutan dan teknologi rekonstruksi, mereka dapat membuat model tiga dimensi terperinci dari infrastruktur bawah laut. Insinyur kemudian dapat menggunakan ‘digital twin’ ini untuk memantau akumulasi kehidupan laut pada fondasi turbin atau mengidentifikasi potensi masalah struktural, semuanya dari keamanan ruang kontrol di darat.

Terobosan revolusioner lainnya di bidang ini adalah penggunaan terkoordinasi USV dan ROV. USV berfungsi sebagai stasiun basis bergerak, menurunkan dan berkoordinasi dengan ROV bawah air untuk melakukan inspeksi komprehensif pada infrastruktur ladang angin. Tim yang melakukan operasi tersebut mendapat manfaat dari AI canggih dan sistem kontrol, yang memungkinkan unit robotik ini menavigasi lingkungan bawah air yang kompleks dengan presisi dan efisiensi luar biasa.

Menurut perkiraan, penggunaan sistem inspeksi robotik dapat mengurangi konsumsi bahan bakar untuk misi pemeliharaan hingga 97%—dari 7.000 liter per hari menjadi hanya 200 liter.

Secara singkat, manfaatnya banyak. Manfaat iklim berasal dari pengurangan emisi karbon yang signifikan. Perusahaan memperoleh keuntungan jangka panjang karena solusi ini menurunkan biaya produksi energi terbarukan secara keseluruhan. Dan, akhirnya, karyawan, terutama yang terkait dengan pemeliharaan dan inspeksi, mendapatkan manfaat dari standar keselamatan yang lebih tinggi dan kemungkinan kondisi kerja yang hampir tanpa risiko.

Klik di sini untuk daftar saham tenaga angin teratas untuk diinvestasikan.