Pagpapahusay ng mga Offshore Windfarm at Tidal Turbine sa Pamamagitan ng Paghula sa Hindi Mahulaan

Ang mga proyektong offshore renewable energy ay nakakakuha ng malaking atensyon sa buong mundo. Kung titingnan natin ang European Union lamang, ang pag-deploy ng offshore wind energy ay nasa sentro ng pagpapatupad ng European Green Deal, na naglalayong tiyakin ang kompetitividad ng Europa at seguridad ng suplay ng enerhiya.

Sa pangkalahatan, ang European Commission ay nakapaglathala na ng dedicated EU strategy on offshore renewable energy, na nagmumungkahi ng matibay na hakbang upang suportahan ang pangmatagalang napapanatiling pag-unlad ng sektor. Ang estratehiya ay nagtatakda ng ambisyosong target na magkaroon ng installed capacity na hindi bababa sa 60 GW ng offshore wind at 1 GW ng ocean energy pagsapit ng 2030, at 300 GW at 40 GW, ayon sa pagkakabanggit, pagsapit ng 2050. Ang magandang balita ay ang mga bansa sa EU ay nalampasan na ang mga target na iminungkahi ng Komisyon, kapwa sa maikli at mahabang panahon.

Ang pandaigdigang merkado para sa offshore renewable energy ay mabilis ding lumalago. Ayon sa 2024 Offshore Wind Market Report na inilathala ng National Renewable Energy Limited (NREL), ang mga bagong offshore wind installation noong 2023 ay nagtaas ng global capacity sa higit 68 GW, na nakakalat sa 319 na nagpapatakbong proyekto na may higit 13,000 na nagpapatakbong turbina.

Sa karagdagang mga proyekto na nasa iba’t ibang yugto ng pagpaplano at pag-unlad, ang kapasidad ng offshore wind energy na nasa pipeline ay umabot sa higit 453.6 GW, kung saan 104.4 GW ay mula sa mga floating structure.

Ang ganitong paglago sa mga rehimen ng offshore renewable energy ay nangangailangan ng matibay na suporta mula sa pandaigdigang komunidad ng R&D—at ang suporta ay available. Sa susunod na bahagi, tatalakayin natin ang isang makabagong pag-unlad: ang pag-deploy ng mga underwater robot na kayang hulaan ang alon sa real time upang mabawasan ang gastos sa paglikha ng offshore renewable energy.

Bagong Teknolohiya na Maaaring Gawing Mas Mura, Mas Mabilis, at Mas Ligtas ang Pagpapanatili ng mga Offshore Wind Farm at Tidal Turbine

Ang pananaliksik ay isinagawa ng tatlong mananaliksik mula sa University of Edinburgh, sina Kyle L. Walker, Laura Beth Jordan, at Francesco Giorgio-Serchi. Ang pangkat na ito ay nag-develop ng a complete end-to-end control architecture para sa disturbance rejection sa mga gawain ng station-keeping sa ilalim ng wave perturbations, na kinabibilangan ng nonlinear model predictive controller (NMPC) na pinagsama sa deterministic sea wave predictor (DSWP). Layunin ng kanilang solusyon na gawing mas madali para sa mga underwater vehicle na gumagana sa mga kapaligirang dominado ng alon, kung saan ang mga disturbance ay malaki ang impluwensya sa tugon ng sasakyan at nagbabantang magdulot ng panganib sa operasyon.

Sa simpleng salita, nakabuo ang mga mananaliksik ng mga kasangkapan—parehong computational at experimental—na nagbibigay kakayahan sa mga autonomous robot na mapanatili ang matatag na posisyon sa gitna ng hindi regular, mabigat na alon. Ang FloWave testing tank ng Unibersidad ang nagsilbing lugar ng pagsubok para sa eksperimento. Para sa datos, gumamit sila ng mga insight na nakuha mula sa isang buoy sa North Sea upang tularan ang mga uri ng kondisyon na maaaring harapin ng mga robot.

Gumagamit ang sistema ng mga aparato na nakakabit sa ilalim ng dagat upang sukatin ang direksyon at taas ng paparating na alon at iparating ang impormasyon sa real-time sa isang robot na nasa malapit, na nagbibigay-daan sa walang tao na makina na maagap na harapin ang mga kumplikadong hinaharap na disturbance sa tubig at kontrahin ang mga ito upang mapanatili ang matatag na posisyon.

Mga Benepisyo ng Teknolohiya

Pinagmulan: The University of Edinburgh

Ang mga matatag na unmanned robot na nakapuwesto offshore ay magsasagawa ng komplikadong gawain ng rutin na pagpapanatili sa mas mababang gastos, na nagbabawas ng kabuuang gastos sa paglikha ng renewable energy, na walang kompetitibong kalamangan dahil kadalasan ay mas mahal kaysa sa fossil fuels. Ang pag-deploy ng mga robot na ito at ang kanilang katatagan ay magtitiyak din ng pinasimpleng operasyon na hindi nangangailangan ng mga barko, helikopter, o kagamitan sa pag-angat.

Researchers highlight na ang kanilang bagong solusyon ay mas mahusay kaysa sa tradisyunal na control systems.

Upang mas detalyadong talakayin ang kalikasan ng pag-upgrade na pinagdaanan ng mga control system na ito, si Dr. Kyle Walker, isa sa tatlong mananaliksik, ay nagsabi ng sumusunod:

“Sa pamamagitan ng pagbuo ng prediksyon ng mga hinaharap na wave disturbances at pagsasama nito sa control system, nagagawa naming palawakin ang saklaw na ito nang kaunti o walang pagbabago sa hardware ng robot. Sa pagdadala ng teknolohiyang ito sa larangan, ito ay isang malaking benepisyo at ginagawang ang aming sistema ay naaangkop sa karamihan ng mga sasakyan na kasalukuyang available sa merkado.”

Bukod pa rito, ipinakita ng mga natuklasan sa pagsubok na ang sistema ay may mataas na antas ng compatibility sa mga robot na gumagana sa malalim na bahagi malapit sa ibabaw kung saan ang mga disturbance ay nararamdaman nang malakas.

Sa hinaharap, nais ng mga mananaliksik na bigyan ng mas malaking awtonomiya ang solusyon upang maisagawa nito ang mga tiyak na gawain kung saan makakadetekta ito ng kalawang o mag-aayos ng kagamitang elektrikal nang hindi nagiging hindi matatag.

Habang tinatalakay ang mga benepisyo na maaring idulot ng pag-unlad ng teknolohiyang ito, sinabi ni Dr. Francesco Gorgio-Serchi:

“Ang patuloy na pag-unlad ng teknolohiyang ito ay maaaring magdala ng malaking pagbabago sa pag-aampon ng mga unmanned robot sa dagat at lubos na magpataas ng antas ng awtomasyon sa offshore sector.”

Bagaman ang pananaliksik na ito ay nagpapababa ng gastos at nagpapahusay ng kahusayan ng produksyon ng offshore renewable energy, dapat nating alalahanin na ang pananaliksik sa larangang ito ay nagpapatuloy na sa mahabang panahon. Halimbawa, noong 2022, tatlong mananaliksik na sina Y. Liu, M Hajj, at Y. Bao ay naglathala ng review of robot-based damage assessment for offshore wind turbines or OWTs. Narito ang ilan sa mga mahahalagang aspeto ng mga natuklasan ng review.

I-click dito upang matuto tungkol sa teknolohiyang motionless wind energy-generating turbine.

Pag-deploy ng mga Robot upang Suriin ang Pinsala sa Offshore Wind Turbines

Binibigyang-diin ng pananaliksik ang katotohanang maaaring magsagawa ang mga robot ng awtomatikong pagsusuri ng kondisyon ng offshore wind turbines. Sinuri nito ang mga posibilidad ng pag-deploy ng UAVs, climbing robot, at underwater robot para sa monitoring at paggamit ng photography, thermography, at X-ray imaging upang matuklasan ang mga anomalya.

Ang mga offshore wind turbine ay nakararanas ng maraming salik, kabilang ang magaspang na kapaligiran kung saan ang dynamic at matinding load ay patuloy na nagpapabigat sa kanilang kaligtasan at buhay ng serbisyo. Ang mga gastos sa pag-install at pagpapanatili ay tumataas, na nagdudulot ng pagtaas sa kabuuang gastos ng produksyon ng renewable energy. Bukod pa rito, may panganib ng pagkasira ng materyales dulot ng maalat na tubig ng dagat.

Ayon sa pananaliksik, ang mga kamakailang pag-unlad sa teknolohiyang robot at matatalinong algorithm ay makakatulong sa pagsusuri ng antas ng pinsala sa OWTs. Habang ang robot na may kasamang NDE device ay maaaring patakbuhin nang remote o awtomatiko upang inspeksyunin ang OWTs, ang datos na nakuha mula sa mga NDE device ay maaaring suriin gamit ang matatalinong algorithm para sa detection, classification, localization, at quantification ng pinsala. Ang mga UAV, climbing robot, at underwater robot ay maaaring magdala pa ng mga kagamitan tulad ng optical at infrared camera, pati na rin ng X-ray equipment.

Ang pananaliksik ay nagmumungkahi na ang robot-based inspections ay maaaring maging mahusay na solusyon para mapabuti ang kaligtasan at magbigay ng mataas na antas ng katatagan habang pinapanatiling mababa ang presyo.

Tinitingnan ang halaga na iniaalok ng mga solusyong ito sa industriya ng produksyon ng renewable energy, ilang kumpanya ang naglabas ng mga komersyal na solusyon sa larangang ito. Narito ang ilang halimbawa.

I-click dito upang alamin kung maaaring magbigay ng enerhiya ang hangin sa buong mundo.

1. Aerones

Ang Aerones ay isa sa mga nangungunang kumpanya sa buong mundo na nag-aalok ng robotic wind turbine care services. Ang kumpanya ay nagsasabing ginagamit nito ang patented robotics technology para sa mga service team nito upang maghatid ng mas mabilis, mas ligtas, at mas epektibong serbisyo para sa mga wind operator sa buong mundo.

Ang saklaw ng mga serbisyong inaalok ng Aerones ay sumasaklaw sa lahat ng mahahalagang bahagi ng serbisyo sa buong lifecycle ng turbina, kabilang ang inspeksyon, paglilinis, pag-aayos, at iba pa. Para sa inspeksyon, nagbibigay ito ng lightning protection, internal at drone inspection, at paglilinis ng drainage hole. Sa paglilinis, nag-aalok ang Aerones ng tower at blade cleaning. Para sa mga serbisyo ng pag-aayos, ang napaka-advanced na robotic platform ng Aerones ay tumutulong sa paghahanda ng ibabaw, pag-aaplay ng filler, sanding, at proteksyon ng leading-edge, na naglalagay ng protective coating upang maprotektahan ang ibabaw ng blade mula sa erosion sa loob ng maraming taon.

Ang natatanging hanay ng mga robotic service ng Aerones ay hindi dinisenyo upang palitan ang mga tao o kunin ang kanilang mga trabaho. Kailangan nito ng mga sertipikadong tekniko upang kontrolin ang mga kagamitan mula sa kaginhawaan ng isang mainit na sasakyan. Dahil sa kanilang robotic precision at kahusayan, binabawasan ng mga serbisyo ng Aerones ang downtime ng 4-6 na beses at binabawasan ang idle stay ng 5-10 na beses. Ang kanilang proprietary system ay naghahatid ng mataas na kalidad na robotic services sa mga tekniko ng wind turbine para sa inspeksyon, paglilinis, pagpapanatili, at pag-aayos, habang ang kanilang cloud-based digital data platform ay nangongolekta ng natatanging cross-industry datasets mula sa mga inspeksyon, na nagbibigay-daan sa epektibong pagpepresyo ng mas matalinong preventive maintenance plans at budgets.

Noong Setyembre 2024, nakuha ng Aerones ang suporta mula sa innovation fund na ibinigay para sa lubos na makabago, handa na sa merkado, scalable at ambisyosong mga proyektong pang-imprastruktura na naglalayong bawasan ang CO2 emissions.

Nakatanggap ang Aerones ng €4.4 milyon mula sa innovation fund ng EU. Ayon sa kanila, layunin ng proyekto na maisagawa ang pag-aayos ng turbina sa loob ng 18 na oras, na lubos na nagbabawas ng downtime at tumutulong sa mga pandaigdigang layunin sa klima. Ayon sa mga ulat, tinatayang magdudulot ang kanilang pamamaraan ng 67% na pagbawas sa repair downtime, na makakaiwas sa 161,349 tonelada ng CO2 emissions sa loob ng isang dekada at magpapahintulot ng karagdagang 918,320 MWh na renewable electricity.

Noong Enero 2023, nag-raise ang Aerones ng US$30 Milyon upang palakihin ang kanilang robot-enabled services at maghatid ng kahusayan. Ang funding round ay co-led ng mga bagong mamumuhunan na Lightrock at Haniel, kasama ang pakikilahok ng Blume Equity at mga kasalukuyang mamumuhunan na Change Ventures, Metaplanet, at Mantas Mikuckas, at iba pa.

Sinabi ng Aerones na gagamitin ang pondo upang palakihin ang kanilang technical at sales functions, dagdagan ang bilang ng robot service teams, at palawakin sa mga bagong mabilis na lumalagong merkado. Sa panahon ng pag-raise ng pondo, ang hanay ng robot-enabled solutions ng Aerones ay nagsisilbi na sa mga kustomer na kumakatawan sa 50 porsyento ng kapasidad ng wind power sa buong mundo.

2. Bladebug

Isa pang makabagong kumpanya na tumutugon sa pangangailangan ng unang lumalaking offshore wind industry at ginagawa itong predictable at efficient ay ang Bladebug. Ang kumpanya ay nag-develop ng mga advanced robot upang tulungan ang mga tekniko sa inspeksyon at pag-aayos ng mga blade ng turbina, nang hindi kailangan ng rope access. Maraming benepisyo ang robotic solutions ng Bladebug. Binabawasan nila ang mga hadlang sa pag-aampon, pinapaliit ang downtime, at pinipigilan ang pagdoble ng mga pagsisikap.

Ang mga crawler robot ng Bladebug ay maaaring patakbuhin kahit wala sa linya ng paningin. Sa tulong nito, maaaring mag-remote ang mga tekniko na magsagawa ng mga maintenance task nang walang kaugnay na gastos at nang hindi nalalantad sa magaspang na kondisyon. Ito ay semi-autonomous.

Pangalawa, dahil ito ay magaan, mas mabilis ang deployment at mas madali gamitin kumpara sa marami sa mga kapantay nito. Sa pamamagitan ng robotic solution ng Bladebug, ang mga O&M team ay maaaring ayusin ang mga depekto bago maging praktikal ang paggamit ng tradisyonal na rope access team. Ang preventive maintenance na ito ay nagpapataas ng kahusayan ng turbina at pinapalaki ang low-carbon energy na nalilikha.

Sa huli, ang modular na disenyo nito ay tinitiyak na ang katawan ng robot ay maaaring tumanggap ng iba’t ibang non-destructive testing at repair equipment, na ginagawang flexible ito habang nasa offshore.

Ang Bladebug ay nakatanggap ng malawak na pinansyal na suporta at mentorship mula sa mga kumpanya tulad ng Innovate UK, Catapult Offshore Renewable Energy, Imperial Enterprise Lab, at Launch Academy. Ito ay pinondohan ng dalawang mamumuhunan: Britbots at The Offshore Wind Growth Partnership.

3. Reblade

Noong Mayo 2024, iniulat ng Global Wind Energy Council na isang rekord na 117 gigawatt ng bagong kapasidad ang na-install sa buong mundo noong 2023. Dahil sa hamon ng pag-install ng mas maraming hardware at pagtaas ng mga kasamang maintenance plan, ang kumpanyang Danish na Reblade ay lumikha ng isang drone-delivered miniature repair factory.

Ang mga robotic blade repair solution ng kumpanya ay kinabibilangan ng plug-and-play para sa mga maintenance crew na nagpapahintulot sa mga team na magbigay ng instruksyon at subaybayan ang mga proyekto mula sa lupa. Ang mga robot ng Reblade ay maaaring magbigay ng erosion repairs gamit ang robot para sa bawat aktibidad, mula sa paglilinis at grinding hanggang sa coating at pagpipinta ng leading edge ng mga turbine blade. Ang drone-delivered repair system ay maaaring i-customize, kung saan ang bawat module ay kayang maghatid ng mga gawain at produkto na naaayon sa kagustuhan at pangangailangan ng bawat kliyente.

Ipinahayag ng kumpanya na ang kanilang mga robot ay napakabilis at epektibo, kung saan natatapos ng mga service team ang pag-aayos sa dalawang buong turbina sa isang araw lamang. Ipinahayag din nila na ang kanilang mga solusyon ay kayang tiisin ang iba’t ibang kondisyon ng panahon, kung saan ang mga robot ay gumagana nang maayos sa mga remote na lokasyon, na nagbabawas ng oras at gastos ng serbisyo ng hanggang 80 porsyento. Ang kumpanya ay may tatlong mamumuhunan, kabilang ang Eureka Network at ang European Innovation Council.

Mga Robotic Solution upang Pahusayin ang mga Offshore Windfarm at Tidal Turbine: Ang Hinaharap

Sa mga susunod na araw, ang pagpapabuti ng kahusayan sa mga offshore wind farm at tidal turbine ay mangangailangan ng mas malaking pagsisikap sa pag-automate ng mga proseso ng inspeksyon at pagpapanatili. Ang mga aspeto na ito, bukod sa pagpapabuti ng kalidad ng serbisyo, ay magbabawas nang malaki sa mga alalahanin sa kaligtasan sa pamamagitan ng pagbawas ng pangangailangan para sa mga human diver na magtrabaho sa mapanganib na ilalim-tubig na kapaligiran.

Ang paglipat mula sa pagsisikap ng tao patungo sa mga robotic solution ay magsasangkot ng remotely operated vehicles, unmanned surface vessels, at mas sopistikadong autonomous underwater robots. Ang mga teknolohiyang ito ay magtatagumpay sa mga kondisyon na mapanganib o hindi naaabot ng tao, na gumagana sa iba’t ibang hamong kondisyon ng panahon, sa mas malalim na lalim, at sa mas mahabang panahon.

Ang mga mananaliksik na nagtatrabaho sa larangang ito ay nakapagtukoy ng ilang mahahalagang lugar na nangangailangan ng mas masusing solusyon. Halimbawa, ang mga underwater robot ay dapat mapanatili ang eksaktong posisyon sa magulong dagat—isang hamon na tinugunan ng pananaliksik na sinimulan natin ang talakayan bilang isang makabuluhang breakthrough.

Iniisip din ng mga mananaliksik ang paggamit ng digital twins. Dahil ang mga robot ngayon ay may kakayahang mag-advanced 3D mapping at reconstruction technologies, maaari silang lumikha ng detalyadong tatlong-dimensional na modelo ng subsea infrastructure. Maaaring gamitin ng mga inhinyero ang mga ‘digital twins’ na ito upang subaybayan ang pag-akumulasyon ng marine life sa mga pundasyon ng turbina o upang tuklasin ang potensyal na structural issues, lahat mula sa kaligtasan ng mga onshore control rooms.

Isa pang game-changing breakthrough sa larangang ito ay ang koordinadong paggamit ng USVs at ROVs. Ang mga USV ay nagsisilbing mobile base stations, na nagde-deploy at nakikipag-coordinate sa mga underwater ROV upang magsagawa ng komprehensibong inspeksyon ng imprastruktura ng wind farm. Ang mga koponang nagsasagawa ng ganitong operasyon ay nakikinabang sa advanced AI at control systems, na nagpapahintulot sa mga robotic unit na mag-navigate sa kumplikadong underwater environment nang may kahanga-hangang precision at kahusayan.

Ayon sa mga estima, ang paggamit ng robotic inspection systems ay maaaring magbawas ng konsumo ng fuel para sa mga maintenance mission ng hanggang 97%—mula 7,000 litro kada araw hanggang 200 litro lamang.

Sa kabuuan, marami ang benepisyo. Ang mga benepisyo sa klima ay nagmumula sa malaki ang nabawasang carbon emissions. Ang mga kumpanya ay nakikinabang sa pangmatagalan dahil ang mga solusyong ito ay nagpapababa ng kabuuang gastos sa produksyon ng renewable energy. At, sa huli, ang mga empleyado, lalo na yaong may kinalaman sa maintenance at inspeksyon, ay nakikinabang mula sa pinahusay na pamantayan ng kaligtasan at sa posibilidad ng halos walang panganib na kondisyon sa trabaho.

I-click dito para sa listahan ng mga nangungunang wind power stocks na maaaring pag-invest-an.