風力タービンは、世界のネットゼロへの移行において重要な要素です。ここでは、その安全かつ効率的な運用を保証するセンサー技術について見ていきます。
風力タービンの寿命は25年とされており、センサーはタービンの寿命を延ばす上で重要な役割を果たします。これらの小型デバイスは、風速、振動、温度などを測定することで、風力タービンの安全かつ効率的な運転を確保します。
風力タービンは経済的に採算が取れるものでなければなりません。そうでなければ、他のクリーンエネルギー、あるいは化石燃料エネルギーの利用よりも実用性が低いとみなされてしまいます。センサーは、風力発電所の運営者がピーク電力生産を達成するために活用できるパフォーマンスデータを提供します。
風力タービンの最も基本的なセンサー技術は、風、振動、変位、温度、物理的ストレスを検出します。以下のセンサーは、基準条件を確立し、基準条件から大きく逸脱した状態を検知するのに役立ちます。
風速と風向を判定する能力は、風力発電所や個々のタービンの性能を評価する上で非常に重要です。様々な風速センサーを評価する際、耐用年数、信頼性、機能性、耐久性が主な基準となります。
現代の風速センサーのほとんどは、機械式または超音波式です。機械式風速計は、回転するカップと羽根を用いて風速と風向を測定します。超音波センサーは、センサーユニットの片側から反対側の受信機に超音波パルスを送信し、受信した信号を測定することで風速と風向を測定します。
多くのオペレーターは、再校正が不要な超音波風向風速センサーを好みます。そのため、メンテナンスが難しい場所に設置できます。
風力タービンの健全性と性能を監視するには、振動やあらゆる動きを検知することが不可欠です。加速度計は、ベアリングや回転部品内の振動を監視するために一般的に使用されています。LiDARセンサーは、タワーの振動を監視し、経時的な動きを追跡するためによく使用されます。
環境によっては、タービンの電力伝送に使用される銅部品が大量の熱を発生し、危険な火傷を引き起こす可能性があります。温度センサーは、過熱しやすい導電性部品を監視し、自動または手動のトラブルシューティングによって損傷を防止します。
風力タービンは摩擦を防ぐために設計、製造、潤滑されています。摩擦を防ぐ上で最も重要な箇所の一つは駆動軸周辺であり、これは主に軸と関連するベアリング間の距離を一定に保つことで実現されます。
渦電流センサーは、「ベアリングクリアランス」の監視によく使用されます。クリアランスが減少すると潤滑が低下し、効率の低下やタービンの損傷につながる可能性があります。渦電流センサーは、物体と基準点間の距離を測定します。流体、圧力、温度に耐えられるため、過酷な環境におけるベアリングクリアランスの監視に最適です。
データの収集と分析は、日々の運用と長期計画にとって不可欠です。センサーを最新のクラウドインフラストラクチャに接続することで、風力発電所のデータにアクセスし、高度な制御が可能になります。最新の分析技術は、最新の運用データと履歴データを組み合わせることで、貴重な洞察を提供し、パフォーマンスに関するアラートを自動的に生成します。
センサー技術における近年の革新は、効率性の向上、コスト削減、持続可能性の向上を約束しています。これらの進歩は、人工知能、プロセス自動化、デジタルツイン、インテリジェントモニタリングに関連しています。
他の多くのプロセスと同様に、人工知能はセンサーデータの処理を大幅に加速し、より多くの情報を提供し、効率を改善し、コストを削減しました。AIの性質により、時間の経過とともにより多くの情報を提供します。プロセス自動化では、センサーデータ、自動処理、プログラマブルロジックコントローラーを使用して、ピッチ、出力などを自動的に調整します。多くのスタートアップ企業は、クラウドコンピューティングを追加してこれらのプロセスを自動化し、テクノロジーを使いやすくしています。風力タービンのセンサーデータの新しいトレンドは、プロセス関連の問題にとどまりません。風力タービンから収集されたデータは現在、タービンやその他の風力発電所のコンポーネントのデジタルツインを作成するために使用されています。デジタルツインは、シミュレーションを作成し、意思決定プロセスを支援できます。このテクノロジーは、風力発電所の計画、タービンの設計、フォレンジック、持続可能性などに非常に役立ちます。これは特に、研究者、メーカー、サービス技術者にとって価値があります。
投稿日時: 2024年3月26日