रोबोट, ड्रोन और सेंसर अब निरीक्षण में मदद करते हैं और निकट भविष्य में इन्हें पूरी तरह से स्वचालित किया जा सकता है।

विशेष स्कैनर से लैस ड्रोन और रेंगने वाले रोबोट पवन चक्कियों की कार्यक्षमता को बढ़ाने में मदद कर सकते हैं, जिससे पवन ऊर्जा की लागत कम हो सकती है। यह ऐसे समय में संभव है जब चक्कियां बड़ी, महंगी और परिवहन में कठिन होती जा रही हैं। इसी उद्देश्य से ऊर्जा विभाग के ब्लेड रिलायबिलिटी कोलैबोरेटिव और सैंडिया नेशनल लेबोरेटरी के शोधकर्ता पवन चक्कियों में छिपे नुकसान का गैर-आक्रामक तरीके से निरीक्षण करने के तरीकों पर काम कर रहे हैं, जो कैमरों से किए जाने वाले पारंपरिक मानवीय निरीक्षणों की तुलना में अधिक तेज़ और विस्तृत हैं।

पवनचक्की के ब्लेड दुनिया में निर्मित सबसे बड़े एकल-टुकड़ा मिश्रित ढांचे हैं, जो किसी भी हवाई जहाज से भी बड़े होते हैं, और इन्हें अक्सर दूरस्थ स्थानों पर स्थित मशीनों पर लगाया जाता है। एक ब्लेड अपने जीवनकाल में अरबों भार चक्रों से गुजरते हुए बिजली, ओले, बारिश, नमी और अन्य बलों के अधीन रहता है, लेकिन आप इसे रखरखाव के लिए किसी हैंगर में नहीं रख सकते।

पैक्वेट का कहना है कि टरबाइन ब्लेडों को चालू रखने के लिए नियमित निरीक्षण और मरम्मत बेहद ज़रूरी है। हालांकि, मौजूदा निरीक्षण विधियों से नुकसान का पता समय पर नहीं चल पाता। सैंडिया इस समस्या को दूर करने के लिए विमानन और रोबोटिक्स अनुसंधान से प्राप्त विशेषज्ञता का उपयोग कर रही है। उनका कहना है कि नुकसान दिखने से पहले ही उसका पता लगाकर, छोटे और सस्ते मरम्मत कार्यों से ब्लेड को ठीक किया जा सकता है और उसकी सेवा अवधि बढ़ाई जा सकती है।

एक परियोजना में, सैंडिया ने एक रेंगने वाले रोबोट को स्कैनर से लैस किया जो पवनचक्की के ब्लेड के अंदर क्षति का पता लगाता है। परियोजनाओं की दूसरी श्रृंखला में, सैंडिया ने ड्रोन को ऐसे सेंसरों के साथ जोड़ा जो सूर्य के प्रकाश की गर्मी का उपयोग करके क्षति का पता लगाते हैं।

पैक्वेट के अनुसार, परंपरागत रूप से पवन ऊर्जा उद्योग में पवन ब्लेडों के निरीक्षण के दो मुख्य तरीके रहे हैं। पहला तरीका है किसी व्यक्ति को कैमरा और टेलीफोटो लेंस के साथ भेजना। निरीक्षक एक ब्लेड से दूसरे ब्लेड पर जाकर तस्वीरें खींचता है और दरारें और कटाव जैसी दिखाई देने वाली क्षति की तलाश करता है। दूसरा तरीका भी लगभग वैसा ही है, लेकिन इसमें जमीन पर खड़े होने के बजाय निरीक्षक पवन ब्लेड टावर से रस्सी के सहारे नीचे उतरता है या क्रेन पर लगे प्लेटफॉर्म को ब्लेड पर ऊपर-नीचे ले जाता है।

इन दृश्य निरीक्षणों में, आपको केवल सतही क्षति ही दिखाई देती है। हालांकि, अक्सर जब तक आप ब्लेड की बाहरी सतह पर दरार देख पाते हैं, तब तक क्षति काफी गंभीर हो चुकी होती है। ऐसे में आपको एक महंगा मरम्मत कार्य करवाना पड़ सकता है या फिर ब्लेड को बदलना भी पड़ सकता है।

पैक्वेट का कहना है कि ये निरीक्षण किफायती होने के कारण लोकप्रिय हैं, लेकिन इनसे समस्या बढ़ने से पहले ही नुकसान का पता नहीं चल पाता। सैंडिया के रेंगने वाले रोबोट और ड्रोन पवन चक्कियों के आंतरिक निरीक्षण को उद्योग के लिए एक व्यवहार्य विकल्प बनाने के उद्देश्य से बनाए गए हैं।

सैंडिया और उसके साझेदारों इंटरनेशनल क्लाइम्बिंग मशीन्स और डोफिटेक ने बांधों का निरीक्षण करने वाली मशीनों से प्रेरित होकर एक रेंगने वाला रोबोट बनाया है। यह रोबोट पवन ब्लेड पर दाएं-बाएं और ऊपर-नीचे इस तरह चल सकता है जैसे कोई बिलबोर्ड पर पेंट कर रहा हो। इसमें लगे कैमरे सतह पर हुए नुकसान का पता लगाने के लिए उच्च गुणवत्ता वाली तस्वीरें लेते हैं, साथ ही उन छोटे निशानों को भी दिखाते हैं जो सतह के नीचे बड़े नुकसान का संकेत दे सकते हैं। चलते समय, रोबोट फेज़्ड ऐरे अल्ट्रासोनिक इमेजिंग का उपयोग करके ब्लेड को स्कैन करने के लिए एक छड़ी का भी उपयोग करता है।

यह स्कैनर डॉक्टरों द्वारा शरीर के अंदरूनी हिस्सों को देखने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली अल्ट्रासाउंड मशीनों की तरह ही काम करता है, लेकिन इस मामले में यह ब्लेडों में आंतरिक क्षति का पता लगाता है। क्षति का संकेत देने के लिए इन अल्ट्रासोनिक संकेतों में होने वाले परिवर्तनों का स्वचालित रूप से विश्लेषण किया जाता है।

सैंडिया के वरिष्ठ वैज्ञानिक और रोबोटिक क्रॉलर परियोजना के प्रमुख डेनिस रोच का कहना है कि फेज़्ड ऐरे अल्ट्रासोनिक निरीक्षण मोटी, मिश्रित ब्लेड के अंदर किसी भी परत में क्षति का पता लगा सकता है।

अशांति के कारण होने वाले प्रभाव या अत्यधिक तनाव से सतह के नीचे ऐसी क्षति उत्पन्न होती है जो दिखाई नहीं देती। हमारा उद्देश्य क्षति को गंभीर रूप लेने से पहले ही पहचानना है ताकि कम खर्चीली मरम्मत से इसे ठीक किया जा सके और ब्लेड के काम बंद रहने का समय भी कम हो। हम किसी भी प्रकार की खराबी या ब्लेड को निकालने की आवश्यकता से बचना चाहते हैं।

रोच रोबोटिक क्रॉलर को पवनचक्की के ब्लेडों के लिए एक ही स्थान पर निरीक्षण और मरम्मत की विधि के हिस्से के रूप में देखता है।

कल्पना कीजिए कि एक मरम्मत दल एक प्लेटफॉर्म पर खड़ा होकर पवन ब्लेड पर चढ़ रहा है और रोबोट उसके आगे रेंग रहा है। जब रोबोट को कुछ मिलता है, तो निरीक्षक उस स्थान को चिह्नित करने के लिए रोबोट का उपयोग कर सकते हैं ताकि सतह के नीचे की क्षति का स्थान स्पष्ट हो जाए। मरम्मत दल क्षतिग्रस्त हिस्से को पीसकर हटा देता है और मिश्रित सामग्री की मरम्मत करता है। निरीक्षण और मरम्मत की यह एक ही जगह पर होने वाली प्रक्रिया ब्लेड को जल्दी से फिर से सेवा में लाने में सक्षम बनाती है।

सैंडिया ने कई छोटे व्यवसायों के साथ मिलकर विभिन्न परियोजनाओं पर काम किया, जिनमें ड्रोन को इन्फ्रारेड कैमरों से लैस करना शामिल था। ये कैमरे सूर्य की गर्मी का उपयोग करके पवन ब्लेडों में छिपे नुकसान का पता लगाते हैं। थर्मोग्राफी नामक यह विधि ब्लेड के अंदर आधा इंच तक की गहराई तक के नुकसान का पता लगा सकती है।

हमने एक ऐसी विधि विकसित की है जिसमें ब्लेड को धूप में गर्म किया जाता है, और फिर उसे छाया में आने तक घुमाया या झुकाया जाता है। सूर्य की रोशनी ब्लेड में फैलती है और समान रूप से वितरित होती है। जैसे-जैसे गर्मी फैलती है, उम्मीद की जाती है कि ब्लेड की सतह ठंडी हो जाएगी। लेकिन खामियां गर्मी के प्रवाह को बाधित करती हैं, जिससे ऊपर की सतह और खामियां गर्म रह जाती हैं। इन्फ्रारेड कैमरा इन गर्म स्थानों का पता लगाता है और उन्हें क्षति के रूप में चिह्नित करता है।

एली का कहना है कि विमान रखरखाव जैसे अन्य उद्योगों में वर्तमान में जमीन पर आधारित थर्मोग्राफी उपकरणों का उपयोग किया जाता है। चूंकि इस अनुप्रयोग के लिए कैमरों को ड्रोन पर लगाया जाता है, इसलिए कुछ समझौता करना पड़ता है।

आप ड्रोन पर कोई महंगी चीज़ नहीं लगाना चाहेंगे जो दुर्घटनाग्रस्त हो सकती है, और न ही आप ऐसी चीज़ चाहेंगे जो बहुत ज़्यादा बिजली खपत करे। इसलिए, हम अपने मानदंडों के अनुरूप बहुत छोटे IR कैमरों का उपयोग करते हैं और फिर अतिरिक्त जानकारी के लिए ऑप्टिकल छवियों और लिडार का उपयोग करते हैं।

लिडार, जो रडार की तरह ही होता है लेकिन रेडियो फ्रीक्वेंसी तरंगों के बजाय दृश्य प्रकाश का उपयोग करता है, वस्तुओं के बीच की दूरी निर्धारित करने के लिए प्रकाश को एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक जाने और वापस आने में लगने वाले समय को मापता है। नासा के मार्स लैंडर कार्यक्रम से प्रेरणा लेते हुए, शोधकर्ताओं ने लिडार सेंसर का उपयोग किया और सुपर-रिज़ॉल्यूशन छवियां प्राप्त करने के लिए ड्रोन की गति का लाभ उठाया। पवन ब्लेड का निरीक्षण करने वाला ड्रोन छवियां लेते समय गतिमान रहता है, और इसी गति के कारण सुपर-रिज़ॉल्यूशन छवियां प्राप्त करना संभव हो पाता है।

आप गति का उपयोग करके अतिरिक्त पिक्सल भर सकते हैं। यदि आपके पास 100x100 पिक्सल का कैमरा या लिडार है और आप एक तस्वीर लेते हैं, तो आपके पास केवल वही रिज़ॉल्यूशन होगा। लेकिन यदि आप तस्वीरें लेते समय थोड़ा-थोड़ा हिलते-डुलते हैं, तो आप उन अंतरालों को भर सकते हैं और एक महीन जाल बना सकते हैं। कई फ़्रेमों के डेटा को एक साथ जोड़कर एक सुपर-रिज़ॉल्यूशन छवि बनाई जा सकती है।

लिडार और सुपर-रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग का उपयोग करके शोधकर्ता यह सटीक रूप से पता लगा सकते हैं कि ब्लेड कहाँ क्षतिग्रस्त है, और लिडार ब्लेड के किनारों पर होने वाले क्षरण को भी माप सकता है।

पुलों और बिजली लाइनों का स्वचालित निरीक्षण पहले से ही वास्तविकता बन चुका है, और पैक्वेट का मानना ​​है कि वे पवन ब्लेड की विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के महत्वपूर्ण हिस्से भी बन जाएंगे।

स्वचालित निरीक्षण एक बहुत बड़ा क्षेत्र बनने जा रहा है, और पवन ऊर्जा उद्योग में ब्लेडों के आकार और स्थान को देखते हुए यह वास्तव में व्यावहारिक प्रतीत होता है। किसी व्यक्ति को क्षति की तलाश में एक ब्लेड से दूसरे ब्लेड तक पैदल या गाड़ी से जाने की बजाय, कल्पना कीजिए कि यदि निरीक्षण स्वचालित हो जाएं तो क्या होगा।

पैक्वेट का कहना है कि निरीक्षण के लिए कई तरह के तरीकों की गुंजाइश है, जिनमें साधारण ग्राउंड-बेस्ड कैमरा निरीक्षण से लेकर ड्रोन और क्रॉलर का एक साथ मिलकर ब्लेड की स्थिति का पता लगाना शामिल है।

मैं कल्पना कर सकता हूँ कि प्रत्येक पवन ऊर्जा संयंत्र में एक ड्रोन या ड्रोनों का बेड़ा होगा जो प्रतिदिन उड़ान भरेगा, पवन टरबाइनों के चारों ओर चक्कर लगाएगा, सभी निरीक्षण करेगा और फिर वापस आकर अपना डेटा अपलोड करेगा। इसके बाद पवन ऊर्जा संयंत्र संचालक आकर डेटा की जाँच करेगा, जिसे कृत्रिम बुद्धिमत्ता द्वारा पहले ही पढ़ा जा चुका होगा। यह बुद्धिमत्ता पिछले निरीक्षणों से ब्लेडों में अंतर ढूंढेगी और संभावित समस्याओं को नोट करेगी। फिर संचालक संदिग्ध क्षतिग्रस्त ब्लेड पर एक रोबोटिक क्रॉलर तैनात करेगा ताकि अधिक विस्तृत जाँच की जा सके और मरम्मत की योजना बनाई जा सके। यह उद्योग के लिए एक महत्वपूर्ण प्रगति होगी।