Robotlar, dronlar ve sensörler şu anda denetimlere yardımcı oluyor ve çok uzak olmayan bir gelecekte tamamen otomatik hale getirilebilirler.

Özel tarayıcılarla donatılmış dronlar ve sürünen robotlar, rüzgar türbini kanatlarının daha uzun süre hizmette kalmasına yardımcı olabilir; bu da kanatların giderek büyüdüğü, daha pahalı hale geldiği ve taşınmasının zorlaştığı bir dönemde rüzgar enerjisinin maliyetini düşürebilir. Bu amaçla, ABD Enerji Bakanlığı'nın Kanat Güvenilirliği İşbirliği ve Sandia Ulusal Laboratuvarı'ndaki araştırmacılar, geleneksel insan kameralı incelemelerine göre daha hızlı ve daha ayrıntılı bir şekilde, gizli hasarları tespit etmek için invaziv olmayan yöntemler üzerinde çalışıyorlar.

Rüzgar türbini kanatları, dünyada üretilen en büyük tek parça kompozit yapılardır, hatta herhangi bir uçaktan bile daha büyüktürler ve genellikle uzak yerlerdeki makinelere monte edilirler. Bir kanat, ömrü boyunca bir milyar yük döngüsünden geçerken yıldırım, dolu, yağmur, nem ve diğer kuvvetlere maruz kalır, ancak onu bakım için bir hangara indiremezsiniz.

Paquette'e göre, türbin kanatlarının hizmette kalması için rutin inceleme ve onarım çok önemlidir. Ancak mevcut inceleme yöntemleri hasarı her zaman yeterince erken tespit edemiyor. Sandia, bunu değiştirmek için havacılık elektroniği ve robotik araştırmalarından elde ettiği uzmanlıktan yararlanıyor. Hasar görünür hale gelmeden önce tespit edilerek, daha küçük ve daha ucuz onarımlarla kanat onarılabilir ve hizmet ömrü uzatılabilir, diyor.

Bir projede Sandia, rüzgar türbini kanatlarının içindeki hasarı arayan bir tarayıcıyla donatılmış bir paletli robot kullandı. İkinci bir proje serisinde ise Sandia, güneş ışığından gelen ısıyı kullanarak hasarı tespit eden sensörlerle donatılmış dronları bir araya getirdi.

Paquette'e göre, geleneksel olarak rüzgar enerjisi sektöründe rüzgar türbini kanatlarının incelenmesinde iki ana yaklaşım vardı. İlk seçenek, birini kamera ve telefoto lensle sahaya göndermektir. Denetçi, kanattan kanada geçerek fotoğraflar çeker ve çatlaklar ve aşınma gibi görünür hasarları arar. İkinci seçenek benzerdir, ancak denetçi yerde durmak yerine rüzgar türbini kanadı kulesinden aşağıya halatla iner veya bir vinç üzerindeki platformu kanat üzerinde yukarı ve aşağı hareket ettirir.

Bu görsel incelemelerde yalnızca yüzey hasarı görülür. Ancak çoğu zaman, bıçağın dış yüzeyinde bir çatlak görene kadar hasar zaten oldukça ciddi hale gelmiş olur. Bu durumda pahalı bir onarım gerekebilir veya bıçağı tamamen değiştirmeniz bile gerekebilir.

Paquette'e göre, bu incelemeler uygun fiyatlı oldukları için popüler ancak hasarın daha büyük bir probleme dönüşmeden önce tespit edilemiyor. Sandia'nın sürünen robotları ve dronları, rüzgar türbini kanatlarının iç kısımlarının tahribatsız olarak incelenmesini sektör için uygulanabilir bir seçenek haline getirmeyi amaçlıyor.

Sandia ve ortakları International Climbing Machines ve Dophitech, barajları inceleyen makinelerden ilham alarak bir sürünme robotu geliştirdi. Robot, bir rüzgar türbininin kanadında tıpkı bir reklam panosu boyayan biri gibi yan yana ve yukarı aşağı hareket edebiliyor. Üzerindeki kameralar, yüzey hasarını ve daha büyük, yüzey altı hasarını işaret edebilecek küçük işaretleri tespit etmek için yüksek çözünürlüklü görüntüler çekiyor. Hareket halindeyken robot, faz dizili ultrasonik görüntüleme kullanarak kanadı hasar açısından taramak için bir çubuk da kullanıyor.

Bu tarayıcı, doktorların vücutların içini görmek için kullandığı ultrason cihazlarına çok benzer şekilde çalışır; ancak bu durumda bıçaklardaki iç hasarı tespit eder. Bu ultrasonik sinyallerdeki değişiklikler, hasarı göstermek için otomatik olarak analiz edilir.

Sandia'da kıdemli bilim insanı ve robotik paletli araç projesi lideri Dennis Roach, faz dizili ultrasonik muayenenin kalın, kompozit bıçakların içindeki herhangi bir katmandaki hasarı tespit edebileceğini söylüyor.

Türbülansın etkisi veya aşırı gerilimi, görünmeyen yüzey altı hasarlarına neden olur. Amaç, hasarın kritik boyuta ulaşmadan önce tespit edilmesi ve daha az maliyetli onarımlarla giderilebilmesidir; bu da kanat arıza süresini azaltır. Herhangi bir arızayı veya kanadın sökülmesi ihtiyacını önlemek istiyoruz.

Roach, robotik paletli araçları rüzgar türbini kanatları için tek elden inceleme ve onarım yönteminin bir parçası olarak tasavvur ediyor.

Bir platform üzerinde rüzgar türbininin kanadına tırmanan bir onarım ekibini ve önlerinde ilerleyen bir robotu hayal edin. Robot bir şey bulduğunda, denetçiler robotun o noktayı işaretlemesini sağlayarak yüzey altı hasarının yerini belirleyebilirler. Onarım ekibi hasarı zımparalayarak kompozit malzemeyi onarır. Bu tek elden inceleme ve onarım yöntemi, kanadın hızla tekrar hizmete girmesini sağlar.

Sandia ayrıca, güneş ışığından gelen ısıyı kullanarak rüzgar türbini kanatlarında gizli hasarları tespit eden kızılötesi kameralarla donatılmış dronlar için bir dizi projede çeşitli küçük işletmelerle çalıştı. Termografi adı verilen bu yöntem, kanadın içindeki yarım inç derinliğe kadar olan hasarları tespit edebiliyor.

Güneşte bıçağı ısıtıp, gölgeye gelene kadar yuvarlama veya eğme yöntemi geliştirdik. Güneş ışığı bıçağın içine yayılır ve ısıyı eşitler. Bu ısı yayıldıkça, bıçağın yüzeyinin soğumasını beklersiniz. Ancak kusurlar ısı akışını bozma eğilimindedir ve üst yüzey ile kusurların sıcak kalmasına neden olur. Kızılötesi kamera bu sıcak noktaları tespit eder ve hasar olarak etiketler.

Ely'nin belirttiğine göre, uçak bakımı gibi diğer sektörlerde halihazırda kullanılan yer tabanlı termografi cihazları mevcut. Bu uygulamada kameralar dronlara monte edildiği için bazı tavizler verilmesi gerekiyor.

Drone'da pahalı ve düşme riski olan bir şey istemezsiniz, ayrıca çok fazla enerji tüketen bir şey de istemezsiniz. Bu nedenle, kriterlerimize uyan gerçekten küçük kızılötesi kameralar kullanıyoruz ve ardından ek bilgi sağlamak için optik görüntüler ve lidar kullanıyoruz.

Radara benzeyen ancak radyo frekans dalgaları yerine görünür ışık kullanan Lidar, nesneler arasındaki mesafeyi belirlemek için ışığın bir noktaya gidip gelmesi için geçen süreyi ölçer. NASA'nın Mars iniş aracı programından ilham alan araştırmacılar, süper çözünürlüklü görüntüler elde etmek için bir Lidar sensörü kullandılar ve drone hareketinden yararlandılar. Bir rüzgar türbininin kanadını inceleyen bir drone, görüntü alırken hareket eder ve bu hareket, süper çözünürlüklü görüntüler elde etmeyi mümkün kılar.

Hareketi kullanarak ek pikselleri doldurursunuz. 100x100 piksellik bir kameranız veya lidar cihazınız varsa ve tek bir fotoğraf çekerseniz, elde edeceğiniz çözünürlük yalnızca bu olacaktır. Ancak fotoğraf çekerken piksel altı bir miktarda hareket ederseniz, bu boşlukları doldurabilir ve daha ince bir ağ oluşturabilirsiniz. Birkaç kareden elde edilen veriler, süper çözünürlüklü bir görüntü için bir araya getirilebilir.

Lidar ve süper çözünürlüklü görüntüleme kullanımı, araştırmacıların bıçağın hasar gördüğü yeri hassas bir şekilde takip etmelerini sağlarken, lidar ayrıca bıçak kenarlarındaki aşınmayı da ölçebiliyor.

Köprülerin ve elektrik hatlarının otonom denetimleri halihazırda bir gerçeklik haline geldi ve Paquette, bunların rüzgar türbini kanatlarının güvenilirliğinin sağlanmasında da önemli birer unsur haline geleceğine inanıyor.

Otonom denetim çok büyük bir alan olacak ve rüzgar enerjisi sektöründe, kanatların büyüklüğü ve konumu göz önüne alındığında, gerçekten mantıklı. Hasar aramak için bir kişinin kanattan kanada yürümesi veya araç kullanması yerine, denetimlerin otomatikleştirildiğini hayal edin.

Paquette, basit yer tabanlı kamera incelemelerinden, pervanenin durumunu belirlemek için birlikte çalışan dronlara ve paletli araçlara kadar çeşitli inceleme yöntemlerine yer olduğunu söylüyor.

Her rüzgar santralinin her gün havalanıp rüzgar türbinlerinin etrafında uçan, tüm denetimlerini yapan ve ardından geri dönüp verilerini yükleyen bir veya birden fazla drone'a sahip olduğunu hayal edebiliyorum. Daha sonra rüzgar santrali operatörü gelip, daha önceki denetimlerden kanatlardaki farklılıkları arayan ve potansiyel sorunları not eden yapay zeka tarafından zaten okunmuş olan verileri inceleyecektir. Operatör daha sonra, daha ayrıntılı bir inceleme yapmak ve onarımları planlamak için hasar şüphesi olan kanat üzerine robotik bir paletli araç yerleştirecektir. Bu, sektör için önemli bir ilerleme olurdu.