La mise en œuvre de l'IoT se dirige vers l'énergie éolienne

Les parcs éoliens de la mer du Nord mènent des batailles saisissantes, et ils ne concernent pas la vie marine. Ils ont commencé par la panne des plus grandes structures porteuses de turbines d'Allemagne après 15 semaines ; la maintenance prédictive avait prévu une durée de 15 mois de l'ouvrage. Le résultat a été une facture d'entretien désastreuse et une réingénierie des pales géantes qui semblent être le coupable :elles ont littéralement secoué la turbine à mort, explique Joseph Zulick de MRO Electric and Supply .

Une structure de la mer du Nord a perdu son carter de turbine principale cette année, ce qui a incité les ingénieurs à déterminer que les 206 unités de cette taille dans la mer pourraient devoir être examinées et réaménagées. La mer du Nord est la zone de vent et de courant la plus violente pour laquelle des parcs d'éoliennes géantes sont en difficulté, mais d'autres régions ont également des problèmes de maintenance. (Voir aussi)

Le rôle de la maintenance prédictive dans l'ingénierie de conception pour ces géants fait grimper l'échelle d'importance chaque fois qu'un client ajoute des mégawatts au schéma global de la ferme. La surveillance du cisaillement du vent, de la température de la mer/de l'air, de la vitesse du vent, du couple et des vibrations ne sont plus que la pointe de l'iceberg. Chaque conception doit inclure des avertissements instantanés et précoces concernant la température des roulements, l'intégrité du boîtier et le câblage, au-dessus et au-dessous de la ligne de flottaison.

Construisez-le

Dans un article (1) sur une maintenance mieux connectée, l'auteur explique l'importance des systèmes redondants dans les réseaux industriels connectés aux structures les plus reculées, comme les turbines de la mer du Nord. Chaque concepteur doit combiner l'alerte précoce, la sécurité et des réponses telles que les arrêts/arrêts dans les nouvelles conceptions de turbines. Les stratégies de maintenance ont toujours été conçues comme des routines. Ces routines nécessitent une mise à niveau importante, mais l'approche la plus agressive consiste à ajouter un dispositif d'avertissement actif.

Les meilleurs systèmes combinent désormais la capacité d'optimiser les performances et de mieux prévoir les besoins de maintenance. Le système est rapide et puissant. "La capacité unique de la plate-forme à analyser des téraoctets de données avec des temps de réponse inférieurs à la seconde améliore encore notre capacité à générer une valeur significative à partir de nos applications IoT", indique l'article. Chaque éolienne en fonctionnement dans le cadre de cette étude dispose de plus de 150 capteurs vérifiant la vitesse, les conditions météorologiques, les vibrations et l'accélération (décélération).

Un autre exemple de capacité premium est un système conçu pour la vulnérabilité aux conditions météorologiques extrêmes qui non seulement analyse les données de prévision instantanément, mais lance une opération à sécurité intégrée avant qu'une urgence ne se produise. Les concepteurs de l'IoT qui recherchent le transfert d'informations le plus fiable doivent se rendre compte que les conditions météorologiques extrêmes peuvent endommager divers systèmes de communication ; parfois, une connexion câblée est le seul moyen. Dans ce cas, une connexion câblée robuste le long du câble de transmission principal pourrait remplacer le Wi-Fi et le satellite.

En tant que sécurité intégrée, ce plan d'urgence pourrait réduire ou éliminer les problèmes de communication entre les machines comme les arrêts et les réducteurs. Cela pourrait également empêcher les dommages aux machines qui sont vulnérables aux vents très changeants.

Logiciel intelligent

Le réseau pour les environnements extrêmes doit fonctionner dans les deux sens. Il doit transmettre du capteur ou de la sonde à travers l'ordinateur central protégé, à l'emplacement du panneau d'urgence. La décision résultante d'un arrêt doit être retransmise via le même réseau ou un autre. Comme c'est le cas pour les changements climatiques sévères, la réponse à une surchauffe ou à une rupture pourrait être un arrêt ou un ralentissement.

À chaque incident, plus on peut collecter de données, mieux le réseau peut « apprendre » comment et comment ne pas procéder. L'apprentissage automatique qui commence par la sécurité de l'équipement comme priorité absolue s'adaptera aux circonstances.

Les parcs éoliens sont un excellent exemple de machines connectées qui peuvent fonctionner indépendamment jusqu'à ce que quelque chose se passe mal. Les systèmes d'apprentissage automatique peuvent aider à affiner les choix des opérateurs, en éliminant le besoin d'arrêter complètement le système, voire d'arrêter une seule turbine. Lorsque les aspects d'apprentissage d'un réseau se combinent avec des systèmes plus robustes et redondants, ils travaillent ensemble, rendant l'apprentissage plus rapide et plus efficace.

Un exemple est le développement de Siemens (2) le développement de l'informatique SIMATIC, que l'entreprise appelle « le composant central de Totally Integrated Automation ». Cette technologie rapproche le parc de turbines de la production automatique et, plus important encore, de l'autorégulation à des fins de sécurité.

La taille n'a pas d'importance

Les enseignements tirés des systèmes de suivi et de dépannage situés à des centaines de kilomètres dans une mer en colère aideront à concevoir la sécurité dans des parcs de turbines plus petits, à l'échelle des réseaux électriques urbains ou communautaires. La plupart des services publics ont des plans pour l'éolien et le solaire, mais sont toujours préoccupés par les coûts, la sécurité et l'assistance.

Les conceptions de la prochaine génération d'éoliennes seront évolutives, tout comme la ferme l'est aujourd'hui. À l'intérieur d'un seul système de turbine, il sera possible d'utiliser l'apprentissage automatique et l'IoT pour s'adapter à son utilisation la plus efficace, notamment en s'arrêtant ou en envoyant automatiquement son alimentation à un site de batterie.

Il existe de nombreux exemples d'entreprises qui conçoivent maintenant pour l'avenir. Des pays qui semblaient moins préoccupés par le développement éolien et solaire il y a quelques années investissent désormais massivement. Un exemple est la Turquie, qui a engrangé 12 milliards de dollars (10,28 milliards d'euros) d'investissements dans l'éolien au cours des 11 dernières années. (3) La production générée par le pays en 2007 était de 146 mégawatts ; l'année dernière, les parcs éoliens ont généré 6 500 mégawatts, selon le rapport. Dans une industrie qui s'est multipliée par 50 en 11 ans, la maintenance et un meilleur suivi seront essentiels.

La Turquie est loin d'être la seule à multiplier par dix l'énergie éolienne. Le monde interconnecté fonctionne à l'énergie; l'énergie du futur sera également interconnectée. Le vent peut être une très grande partie de cette image si les fabricants de matériel peuvent garantir que ses besoins en instruments électroniques sans fil sont également satisfaits.

L'auteur de ce blog est Joseph Zulick écrivain et directeur chez MRO Electric and Supply