Zephyros Drone bij windturbines
24 januari 2019

Stuurgroep en funding

Fieldlab Zephyros krijgt ondersteuning door een stevige stuurgroep, bestaande uit senior management van Stork, TenneT, TNO-ECN, TKI-Wind op Zee en het Centre of Expertise Water & Energy. Naast advisering ondersteunt de stuurgroep ook bij dekking van de gemaakte kosten t.b.v. de ontwikkeling van het Fieldlab. Ook de Provincie Zeeland met haar grote ambities op het gebied van offshore wind draagt financieel bij aan de opstart van Zephyros.

Het merk Zephyros staat inmiddels, dankzij de vele bijeenkomsten waarbij Zephyros zichtbaar aanwezig was. De eerste initiatieven tot innovatieprojecten mogen zich dan ook verheugen in een groot aantal partijen, dat mee wil doen om de noodzakelijke verbetering in beheer en onderhoud van offshore wind ook daadwerkelijk plaats te laten vinden. Momenteel wordt er hard gewerkt aan de totstandkoming van consortia en projectvoorstellen voor onderstaande twee projecten.

Innovatieprojecten in opstart

• AIRTuB (Automatische Inspectie & Reparatie van TurbineBladen)

Het project AIRTuB gaat uiteindelijk om het reduceren van de LCOE (Levelised Costs of Electricity) van offshore windturbines door optimalisatie van de instandhouding van de turbinebladen. We willen hiermee echter ook de afhankelijkheid van de inzet van mensen offshore voor dit soort werk verminderen.

Turbinebladen hebben te lijden tijdens het draaien en degraderen (verslechteren) hierdoor. Deze degradatie is kritisch, want het beïnvloedt de conditie van de drive-train (onbalans) en het heeft een negatieve invloed op de energieopbrengst van de turbine door verminderde aerodynamische eigenschappen. Naast oppervlakteschade ontstaan er door de steeds groter wordende turbines ook zogenaamde ‘Structural Integrity’ vraagstukken. Hoe houdt de constructie van het turbineblad zich op de lange termijn? De integrale conditie van de bladen dient misschien wel gemonitord te worden (inspectie) en reparaties dienen op het juiste moment uitgevoerd te worden. De huidige inspectie- en reparatietechnieken maken dit nagenoeg onmogelijk, omdat het complexe operaties zijn die de inzet van veel middelen en specialisten vragen en die alleen uitgevoerd kunnen worden bij weinig voorkomende (rustige) weersomstandigheden.

UAV
Vernieuwend aan dit project is dan ook ontwikkeling van volledig geautomatiseerde en autonome inspectie en reparatie van turbinebladen, waarbij naast uitwendige schade (erosie) ook structurele degradatie in beeld wordt gebracht en de ontwikkeling hiervan kan worden gevolgd. Ook wordt het geautomatiseerd aanbrengen van coatings onderzocht.
In dit project gaan we een volledig autonome UAV (Unmanned Aerial Vehicle) en sensorcrawler ontwikkelen en testen en worden inspectiedata gebruikt om modellen voor structurele schade, erosie en opbrengst te ontwikkelen. Op basis van de verzamelde data wordt faalgedrag (degradatie) in kaart gebracht en m.b.v. algoritmen voorspeld en gekoppeld aan de ontwikkelde opbrengst modellen. Hiermee worden op basis van asset management methodieken onderhoudsconcepten ontwikkeld, die ervoor gaan zorgen dat de impact van bladdegradatie op de LCOE geminimaliseerd wordt.

• Data Tower

De ambitie van Zephyros is om een overkoepelende Data Tower-functionaliteit te creëren voor de werking en het onderhoud van het offshore windsysteem op de Noordzee.

Deze (virtuele) datatoren ontvangt (realtime) gegevens van het totale Noordzee-offshore windsysteem op een groot aantal indicatoren, te weten: sensor- en diagnosegegevens van de assets, inspectie- en onderhoudsgegevens, operationele gegevens van de beheer- en onderhoudswerkzaamheden, supply chain-gegevens, meteorologische gegevens, enz. Het uitgangspunt is dat alle eigenaren/exploitanten deelnemen aan deze datatoren en hun gegevens (beschermd voor derden) zoveel mogelijk real-time beschikbaar maken.

Van data tot aanbeveling
Met behulp van algoritmen en machine learning zal informatie over performance en performance killers van het totale systeem in een vroeg stadium beschikbaar komen met betrekking tot Operations & Maintenance-activiteiten. Dit maakt het mogelijk om kwalitatief hoogstaande adviezen te geven aan de individuele (windpark-) managementorganisaties met betrekking tot faalgedrag, toestand van de assets, prestatieverbetering, levensduurverlenging, optimalisatie van onderhoudsprestatie en benchmark-informatie tussen (soorten) windmolens en totale windfarms.

Cyberbeveiliging
Het initiatief houdt rekening met de groeiende bezorgdheid over de cyberbeveiliging van het elektriciteitsnet. Het fundamentele probleem dat aan de orde is, is het bepalen van de volgende stappen om de veiligheid van het net te verbeteren. Daarom zal de datatoren van Zephyros ook rekening houden met cyberveiligheidsaspecten van een gedeeld Noordzee offshore windsysteem en operators een best of breed-oplossing bieden.

Hogere efficiëntie
Het voordeel van de Datatoren ligt in de grootschalige applicaties die het gehele systeem overzien met alle relevante aspecten, waardoor een kruisbestuiving van kennis, (real-time) data en de ontwikkeling van best practices mogelijk is. Voor de eigenaren/exploitanten resulteert dit in een hogere operationele efficiëntie naast financiële voordelen. De inzet van mensen en middelen wordt doelgerichter, omdat de behoefte aan onderhoud eerder en specifieker bekend is.

Businesscase
Het doel is om via een onderzoeksproject de ontwerpvereisten van een dergelijke datatoren te onderzoeken, de mogelijkheid te onderzoeken om de vereiste data te verkrijgen, de voordelen te kwantificeren aan de hand van een businesscase en de vereiste investering te visualiseren. Als de businesscase haalbaar en positief blijkt te zijn, start er een gezamenlijk onderzoeksproject. Deze richt zich op het daadwerkelijk ontwerpen van de datatoren, het op kleine schaal testen (testlab) en vervolgens op grotere schaal testen in een living lab met ondersteuning van meerdere eigenaren en exploitanten.

Meedoen aan Zephyros-initiatieven

Naast de genoemde innovatieprojecten in opstart lopen er initiatieven op het gebied van Offshore Wind Bolting, Supply-chain optimalisatie en Nacelle Robotics. Deze onderwerpen pakken we de komende periode verder op. Partijen die hiervoor belangstelling hebben en mogelijk aan willen sluiten, nodigen we van harte uit contact op te nemen via fv@worldclassmaintenance.com.

Zephyros bijeenkomst 18 april

Op donderdag 18 april a.s. organiseren wij weer een Zephyros bijeenkomst voor alle betrokkenen en geïnteresseerden. Natuurlijk vertellen we dan meer over de ontwikkelingen in de offshore windprojecten. We kijken ook vooruit naar de ‘next steps’, waarbij Zephyros zich zal verbreden naar een energietransitie Fieldlab. Het programma, locatie en tijdstip volgen binnenkort.