Digitale tvillinger giver mere rentabel havvind

Havvindmølleparker blev introduceret for omkring 30 år siden og betragtes nu som en moden branche, hvor ”business cases” indtil for nylig har været baseret på subsidierede markeder. Disse markeder er dog ved at forsvinde. Sammen med de senere års udfordringer i havvindsektoren har dette krævet implementering af ny teknologi for at optimere designet af nye vindmøller og for at holde eksisterende vindmøller i gang mest effektivt og så længe som muligt – også ud over deres forventede levetid. 

“Uden at tænke over det bruger folk digitale tvillinger på daglig basis til at finde rundt”, forklarer Nadir Azam, Strategic Leader i Vattenfalls Support Structure Integrity-team. 

"Google Maps er et godt eksempel. Den er vores digitale spejl af verden og indeholder oplysninger om en lang række ting såsom restauranter, deres åbningstider, menuer og bedømmelser af dem, og så tilbyder den også oplysninger i realtid om rejsetid baseret på afstand, trafikpropper og så videre. Den er meget simpel at bruge og forstå, men bag overfladen er det et komplekst system baseret på avancerede teknologier såsom maskinlæring og AI. Vi udvikler det, der svarer til Google Maps, for havmølleparker”.  

I vindsektoren kan digitale tvillinger være et stærkt værktøj til at optimere vindmølledesign til brug i proaktiv drift og vedligeholdelse og til potentielt at forlænge møllernes levetid. Vattenfalls avancerede digitale tvillinger er baseret på data fra sensorer installeret på de fysiske vindmøller. Sensorerne leverer data om, hvordan den enkelte vindmølle opfører sig konstruktionsmæssigt, og disse data fusioneres med alle Vattenfalls øvrige tilgængelige data såsom drifts- og miljødata til én fælles digital tvilling-løsning.  

Løsningen med den digitale tvilling præsenterer oplysninger om hele Vattenfalls flåde af vindmølleparker samtidig med, at den leverer detaljerede oplysninger om hver enkelt vindmøllepark og vindmølle. 

”Designmodeller af vindmøller er typisk baseret på brancheregler og -standarder samt antagelser. Det, vores avancerede digitale tvilling tilbyder, er, hvordan vindmøllerne opfører sig i det virkelige liv, og der er typisk en uoverensstemmelse mellem det, man forventede i designet, og hvordan vindmøllen rent faktisk opfører sig”, forklarer Johan Toftekær, Lead for In-house Tool Development i Vattenfall. 

“Den unikke egenskab ved vores digitale tvilling er, at den ser på både hvordan den fysiske mølle opfører sig og på de drifts- og miljømæssige forhold og bruger dataene til at kalibrere den originale designmodel, så den matcher den virkelige adfærd”, fortsætter han. 

Designregler og -standarder er typisk udviklet til at være konservative for at give sikre konstruktioner, men det bliver stadigt vigtigere, at vi er mere præcise i vores skøn og antagelser uden at gå på kompromis med sikkerheden. Det er især tilfældet inden for havvind, hvor de seneste projekter ikke var i stand til at vise, at de rent faktisk ville være rentable. 

“Vindmøller oplever materialetræthed i løbet af deres levetid, og det bestemmer den forventede driftslevetid for den enkelte mølle. Vi har med vores digitale tvillinger vist, at slitagen på vindmøller er lavere end forudsagt i de oprindelige designs. Vi er nødt til at bruge disse oplysninger proaktivt, da det vil give os mulighed for at forlænge levetiden af vores eksisterende vindmølleparker på en sikker og omkostningsoptimal måde, ligesom disse erfaringer vil gøre det muligt at optimere vores fremtidige design af nye vindmølleparker”, forklarer Michael Sandholm Jepsen, Technical Authority Support Structure Integrity hos Vattenfall. 

Den digitale tvilling kan for eksempel vise, at en konstruktion, der er designet til 25 år, rent faktisk har en forventet levetid på 45 år eller mere. Dette vil give meget værdifulde 20 års ekstra drift, som sikrer vedvarende energi til markedet samt større indtjening.  

Læs også: Dansk firma deltager i verdens første akkreditering til produktinspektion for IoT-cybersikkerhed

De digitale tvillinger skaber værdi i alle faser af en vindmølles livscyklus – design, drift og vedligeholdelse (O&M) og i dens potentielt forlængede levetid. De erfaringer, der gøres i løbet af en vindmølles levetid, kan også anvendes til at optimere design af nye vindmøller gennem såkaldt datadrevet design. Når de fysiske møllekonstruktioner løbende måles i det virkelige liv af den digitale tvilling, er det eksempelvis muligt at undgå et stort antal fysiske inspektioner, og afhjælpende foranstaltninger kan iværksættes tidligt i tilfælde af vindmøller med dårlig ydeevne.  

Kilde: Niels V. Vester / VATTENFALL

/ PiB