Enerji
Öngörülemezi Tahmin Ederek Açık Deniz Rüzgar Çiftliklerini ve Gelgit Türbinlerini Geliştirmek
Açık deniz yenilenebilir enerji projeleri dünya çapında önemli bir ivme kazanıyor. Sadece Avrupa Birliğine bakarsak, açık deniz rüzgar enerjisinin kullanımı, Avrupa Yeşil Anlaşması’nı hayata geçirmede, Avrupa’nın rekabet gücünü ve enerji arz güvenliğini sağlamayı amaçlayan temel unsur olarak yer alıyor.
Genel olarak, Avrupa Komisyonu zaten açık deniz yenilenebilir enerji üzerine özel bir AB stratejisi yayınladı ve sektörde uzun vadeli sürdürülebilir gelişmeyi desteklemek için sağlam önlemler önerdi. Strateji, 2030 yılına kadar en az 60 GW açık deniz rüzgarı ve 1 GW okyanus enerjisi kurulu kapasite hedefi, 2050 yılına kadar ise sırasıyla 300 GW ve 40 GW hedefliyor. İyi haber şu ki, AB ülkeleri Komisyonun önerdiği hedefleri kısa ve uzun vadede zaten aşmış durumda.
Açık deniz yenilenebilir enerji küresel pazarı da hızla büyüyor. National Renewable Energy Limited (NREL) tarafından yayınlanan 2024 Offshore Wind Market Report raporuna göre, 2023’te yeni açık deniz rüzgar santralleri küresel kapasiteyi 68 GW’ın üzerine çıkardı ve bu, 319 faaliyetteki proje ve 13.000’den fazla çalışan türbini kapsıyor.
Planlama ve geliştirme aşamasında olan ek projelerle, açık deniz rüzgar enerjisi kapasitesi pipeline’da 453,6 GW’ın üzerinde, bunun 104,4 GW’ı yüzen yapılar tarafından sağlanıyor.
Such growth in offshore renewable energy regimes requires strong support from the global R&D community worldwide—and that support is available. In the following segment, we discuss one such innovative development: the deployment of underwater robots capable of predicting waves in real time so that the cost of producing offshore renewable energy could be reduced.
Yeni Teknoloji, Açık Deniz Rüzgar Çiftliklerini ve Gelgit Türbinlerini Daha Ucuz, Daha Hızlı ve Daha Güvenli Bir Şekilde Bakımını Sağlayabilir
The research was done by three University of Edinburgh researchers, Kyle L. Walker, Laura Beth Jordan, and Francesco Giorgio-Serchi. This team of researchers developed a complete end-to-end control architecture for disturbance rejection during station-keeping tasks under wave perturbations, encompassing a nonlinear model predictive controller (NMPC) combined with a deterministic sea wave predictor (DSWP). Their solution aims to make it easier for underwater vehicles operating in wave-dominated environments, where disturbances significantly influence vehicle response and pose a threat to operational safety.
Basitçe söylemek gerekirse, araştırmacılar hem hesaplamalı hem de deneysel araçlar geliştirerek otonom robotların düzensiz, çalkantılı dalgalar arasında sabit bir konum korumasını sağladı. Üniversitenin FloWave test tankı deneyin deneme alanı olarak kullanıldı. Veri için, Kuzey Denizi’nde bir balıktan elde edilen bilgilerle robotların çalışabileceği koşulları taklit ettiler.
The system uses devices tethered to the seafloor to measure the direction and height of incoming waves and convey the information in real-time to a robot working nearby, enabling the unmanned machine to pre-empt complex future disturbances in the water and counteract them to maintain a stable position.
Teknolojinin Faydaları
Kaynak: The University of Edinburgh
Stabil insansız robotlar, açık denizde konumlandırıldığında rutin bakımın karmaşık görevini daha düşük maliyetle yerine getirerek yenilenebilir enerji üretim maliyetini azaltır; bu maliyet genellikle fosil yakıtlardan çok daha yüksek olduğu için rekabet avantajı yoktur. Bu robotların kullanımı ve stabilitesi, gemi, helikopter veya kaldırma ekipmanı gerektirmeyen basitleştirilmiş operasyonları da sağlar.
Araştırmacılar vurguluyor yeni çözümlerinin geleneksel kontrol sistemlerinden daha iyi olduğunu.
Geliştirmelerin doğasını daha ayrıntılı açıklamak için, üç araştırmacıdan Dr. Kyle Walker şu sözleriyle açıklama yaptı:
“Gelecek dalga bozulmalarını öngörerek ve bunu kontrol sistemine entegre ederek, robot donanımında çok az ya da hiç değişiklik yapmadan bu menzili genişletebiliyoruz. Bu teknolojiyi sahada uygulamaya koyma açısından bu büyük bir fayda ve sistemimizi şu anda piyasada mevcut olan çoğu araca uygulanabilir kılıyor.”
Ayrıca, deneme bulguları sistemin, bozulmaların güçlü hissedildiği yüzeye yakın büyük derinliklerde çalışan robotlarla yüksek uyumluluk gösterdiğini ortaya koydu.
Gelecekte, araştırmacılar çözümü daha fazla özerklikle donatarak, pas tespiti ya da elektrik ekipmanını sabit kalmadan tamir etme gibi hassas görevleri yerine getirmesini sağlamak istiyor.
Bu teknolojinin getirebileceği faydalar hakkında konuşurken, Dr. Francesco Gorgio-Serchi şu sözleriyle ifade etti:
“Bu teknolojiyi daha da ilerletmek, denizde insansız robotların benimsenmesinde bir adım değişikliği yaratabilir ve açık deniz sektöründeki otomasyon seviyesini büyük ölçüde artırabilir.”
Bu araştırma, açık deniz yenilenebilir enerji üretimini daha ucuz ve daha verimli hale getirirken, bu alandaki araştırmaların uzun süredir devam ettiğini unutmamalıyız. Örneğin 2022’de üç araştırmacı Y. Liu, M Hajj ve Y. Bao, açık deniz rüzgar türbinleri (OWT’ler) için robot tabanlı hasar değerlendirmesi incelemesi yayınladı. Aşağıda incelemenin bulgularının bazı kritik yönleri yer almaktadır.
Açık Deniz Rüzgar Türbinlerinde Hasar Değerlendirmesi İçin Robotların Kullanılması
The research underscored the fact that robots could carry out the task of automated condition assessment of offshore wind turbines. It looked into the possibilities of deploying UAVs, climbing robots, and underwater robots for monitoring and the use of photography, thermography, and X-ray imaging to detect anomalies.
Açık deniz rüzgar türbinleri, dinamik ve aşırı yüklerin güvenlik ve hizmet ömrüne zarar verdiği zorlu ortamlar gibi birçok faktörden etkilenir. Kurulum ve bakım maliyetleri artar, bu da yenilenebilir enerji üretim maliyetinde genel bir artışa yol açar. Ayrıca, deniz suyunun tuzlu yapısı nedeniyle malzeme bozulma riski de vardır.
Araştırma, robotik teknoloji ve akıllı algoritmalardaki son gelişmelerin OWT’lerdeki hasar seviyelerinin değerlendirilmesine yardımcı olabileceğini belirtiyor. NDE (nedestrüktif test) cihazı taşıyan bir robot, OWT’leri uzaktan veya otomatik olarak inceleyebilir; bu NDE cihazlarından elde edilen veriler, hasar tespiti, sınıflandırma, konumlandırma ve nicelendirme için akıllı algoritmalarla analiz edilebilir. UAV’lar, tırmanma robotları ve sualtı robotları, optik ve kızılötesi kameralar ile X-ışını ekipmanları gibi cihazları taşıyarak bu süreci daha da destekleyebilir.
Araştırma, robot tabanlı denetimlerin güvenliği artırmak ve yüksek bir dayanıklılık seviyesi sunmak için mükemmel çözümler olabileceğini, aynı zamanda maliyeti düşük tutabileceğini öne sürdü.
Bu çözümlerin yenilenebilir enerji üretim sektörüne sunduğu değere bakıldığında, çeşitli şirketler bu alanda ticari çözümler geliştirdi. Aşağıda bazı örnekler yer almaktadır.
Rüzgarın dünyayı güçlendirebileceğini öğrenmek için buraya tıklayın.
1. Aerones
Aerones, robotik rüzgar türbini bakım hizmetleri sunan şirketler arasında küresel liderlerden biridir. Şirket, patentli robotik teknolojisini hizmet ekipleri için kullanarak dünya çapındaki rüzgar operatörlerine daha hızlı, daha güvenli ve daha etkili hizmetler sunmayı iddia ediyor.
Aerones’in sunduğu hizmet kapsamı, bir türbinin yaşam döngüsündeki tüm kritik hizmet alanlarını kapsar; denetim, temizlik, onarım ve daha fazlası. Denetim için yıldırım koruması, iç ve drone denetimi ve drenaj deliği temizliği hizmetleri sunar. Temizlikte, Aerones kule ve kanat temizliği yapar. Onarım hizmetlerinde, Aerones’un son derece gelişmiş robotik platformu yüzey hazırlığı, dolgu uygulaması, zımparalama ve kanat kenarı koruması konularında yardımcı olur; koruyucu kaplama uygulayarak kanat yüzeyini yıllarca erozyondan korur.
Aerones’in benzersiz robotik hizmet seti, insanları değiştirmek veya işlerini ellerinden almak için tasarlanmamıştır. Sertifikalı teknisyenlerin, sıcak bir araç içinde araçları kontrol etmesi gerekir. Robotik hassasiyet ve verimlilikleri sayesinde, Aerones hizmetleri duruş süresini 4-6 kat azaltır ve bekleme süresini 5-10 kat düşürür. Sahip olduğu sistem, rüzgar türbini teknisyenlerine denetim, temizlik, bakım ve onarım için yüksek kaliteli robotik hizmetler sunar; aynı zamanda bulut tabanlı dijital veri platformu, denetimlerden benzersiz çapraz sektör veri setleri toplayarak daha akıllı önleyici bakım planları ve bütçelerin etkin fiyatlandırılmasını sağlar.
Aerones, AB’nin inovasyon fonundan 4,4 milyon € aldı. Projenin, türbin onarımlarını 18 saat içinde gerçekleştirmeyi hedeflediğini, böylece duruş süresini önemli ölçüde azaltıp küresel iklim hedeflerine katkı sağladığını açıkladılar. Raporlara göre, yaklaşımları onarım duruş süresinde %67 azalma, on yılda 161.349 ton CO2 emisyonunun önlenmesi ve ek 918.320 MWh yenilenebilir elektrik üretimine olanak tanıması olarak tahmin ediliyor.
Ocak 2023’te, Aerones, robot destekli hizmetlerini ölçeklendirmek ve verimlilik sağlamak için 30 milyon ABD doları topladı. Finansman turu, yeni yatırımcılar Lightrock ve Haniel’in ortak liderliğinde, Blume Equity ve mevcut yatırımcılar Change Ventures, Metaplanet ve Mantas Mikuckas gibi diğerlerinin katılımıyla gerçekleşti.
Aerones, fonun teknik ve satış fonksiyonlarını büyütmek, robot hizmet ekiplerinin sayısını artırmak ve yeni hızlı büyüyen pazarlara genişlemek için kullanılacağını belirtti. Fon toplama sırasında, Aerones’un robot destekli çözümleri zaten dünyanın rüzgar enerjisi kapasitesinin %50’sini temsil eden müşterilere hizmet veriyordu.
2. Bladebug
İlk büyüyen açık deniz rüzgar endüstrisinin ihtiyaçlarını karşılamak ve bunları öngörülebilir ve verimli hâle getirmek için bir başka yenilikçi firma Bladebug’dur. Şirket, gelişmiş robotlar, teknisyenlerin türbin kanatlarını denetim ve onarımda yardımcı olmak için geliştirmekte ve bu süreçte halat erişimine ihtiyaç duymamaktadır. Bladebug’un robotik çözümlerinin birçok avantajı vardır; benimseme engellerini azaltır, duruş süresini en aza indirir ve çaba tekrarlamasını önler.
Bladebug’un sürünge robotları görüş alanı dışından çalıştırılabilir. Bu sayede teknisyenler, ilgili maliyet olmadan ve zorlu koşullara maruz kalmadan uzaktan bakım görevlerini yerine getirebilir. Robot yarı-özerktir.
İkinci olarak, hafif olması nedeniyle, konuşlandırma hızı ve kullanım kolaylığı birçok rakibine göre çok daha yüksektir. Bladebug’un robotik çözümü sayesinde, işletme ve bakım (O&M) ekipleri geleneksel halat erişim ekipleri kullanılmadan önce kusurları tedavi edebilir. Bu önleyici bakım, türbin verimliliğini artırır ve düşük karbonlu enerjinin üretimini maksimize eder.
Son olarak, modüler tasarımı robot gövdesinin farklı yıkıcı olmayan test ve onarım ekipmanlarını kabul etmesini sağlar; bu da açık denizde esnek kullanım anlamına gelir.
Bladebug, Innovate UK, Catapult Offshore Renewable Energy, Imperial Enterprise Lab ve Launch Academy gibi şirketlerden kapsamlı finansal destek ve mentorluk almıştır. İki yatırımcı tarafından finanse edilmektedir: Britbots ve The Offshore Wind Growth Partnership.
3. Reblade
Mayıs 2024’te, Global Wind Energy Council, 2023’te dünya çapında rekor 117 gigawatt yeni kapasite kurulduğunu bildirdi. Daha fazla donanım kurma zorluğu ve artan bakım planları nedeniyle, Danimarkalı şirket Reblade drone ile teslim edilen mini bir onarım fabrikası oluşturdu.
Şirketin robotik kanat onarım çözümleri, bakım ekipleri için yerden talimat verip projeleri izleyebilen tak-çalıştır (plug-and-play) sistemler içerir. Reblade’in robotları, temizlik ve taşlama’dan kaplama ve türbin kanatlarının önde gelen kenarının boyanmasına kadar her aktivite için bir robotla erozyon onarımları sağlayabilir. Drone ile teslim edilen onarım sistemi özelleştirilebilir olup, her modül müşterinin tercih ve ihtiyaçlarına özgü görev ve ürünleri sunabilir.
Şirket, robotlarının son derece hızlı ve verimli olduğunu, hizmet ekiplerinin bir günde iki tam türbini onardığını iddia etti. Ayrıca çözümlerinin çeşitli hava koşullarına dayanabildiğini, robotların uzak lokasyonlarda sorunsuz çalıştığını ve hizmet süresi ve maliyetlerini %80’e kadar azalttığını belirtti. Şirketin üç yatırımcısı bulunmakta; bunlar arasında Eureka Network ve Avrupa İnovasyon Konseyi yer alıyor.
Açık Deniz Rüzgar Çiftliklerini ve Gelgit Türbinlerini Geliştirmek İçin Robotik Çözümler: Gelecek
Gelecek günlerde, açık deniz rüzgar çiftlikleri ve gelgit türbinlerinde verimliliği artırmak, denetim ve bakım süreçlerini otomatikleştirme konusunda daha büyük çabalar gerektirecek. Bu unsurlar, hizmet kalitesini iyileştirmenin yanı sıra, tehlikeli sualtı ortamlarında insan dalgıçların çalışması ihtiyacını azaltarak güvenlik endişelerini büyük ölçüde azaltacaktır.
İnsan çabalarından robotik çözümlere geçiş, uzaktan kumandalı araçlar, insansız yüzey gemileri ve daha gelişmiş otonom sualtı robotlarını içerecek. Bu teknolojiler, insanlar için tehlikeli veya erişilemez koşullarda başarılı bir şekilde çalışacak; zorlu hava koşulları, daha büyük derinlikler ve uzun süreli operasyonlar için uygun olacaktır.
Bu alanda çalışan araştırmacılar, daha incelikli çözümler gerektiren birkaç kilit alan belirledi. Örneğin, sualtı robotlarının çalkantılı denizlerde hassas konumlamayı sürdürmesi gerekir; bu, tartışmamıza başlangıçta değindiğimiz araştırmanın önemli bir atılım olarak ele aldığı bir zorluktur.
Araştırmacılar ayrıca dijital ikizlerin kullanımını da düşünüyor. Günümüz robotları gelişmiş 3B haritalama ve yeniden yapılandırma teknolojilerine sahip olduğundan, deniz altı altyapısının ayrıntılı üç boyutlu modellerini oluşturabilirler. Mühendisler, bu ‘dijital ikizleri’ türbin temellerinde deniz yaşamı birikimini izlemek veya potansiyel yapısal sorunları tespit etmek için, kıyı kontrol odalarının güvenliğinden kullanabilir.
Bu alandaki bir diğer çığır açan gelişme, USV’lerin (insansız yüzey araçları) ve ROV’lerin (insansız sualtı araçları) koordineli kullanımıdır. USV’ler mobil baz istasyonları olarak görev yapar, sualtı ROV’leri dağıtarak ve koordine ederek rüzgar çiftliği altyapısının kapsamlı denetimlerini gerçekleştirir. Bu operasyonları yürüten ekipler, bu robotik birimlerin karmaşık sualtı ortamlarında olağanüstü hassasiyet ve verimlilikle gezinmesini sağlayan gelişmiş yapay zeka ve kontrol sistemlerinden faydalanır.
Tahminlere göre, robotik denetim sistemlerinin kullanımı bakım görevlerinde yakıt tüketimini %97’ye kadar azaltabilir—günde 7.000 litreden sadece 200 litreye.
Özetle, faydalar çoktur. İklim faydaları, önemli ölçüde azaltılmış karbon emisyonlarından gelir. Şirketler uzun vadede bu çözümler sayesinde toplam yenilenebilir enerji üretim maliyetini düşürerek fayda sağlar. Ve nihayetinde, özellikle bakım ve denetimle ilgili çalışanlar, artırılmış güvenlik standartları ve büyük ölçüde risksiz bir çalışma koşulu olasılığı sayesinde yararlanır.
Yatırım yapılabilecek en iyi rüzgar enerjisi hisse senetlerinin listesi için buraya tıklayın.
