Robotlar, dronlar ve sensörler şu anda denetimlerde yardımcı oluyor ve çok da uzak olmayan bir gelecekte tamamen otomatik hale getirilebilir.

Özel tarayıcılarla donatılmış dronlar ve sürünen robotlar, rüzgar türbinlerinin kanatlarının daha uzun süre hizmette kalmasına yardımcı olabilir ve bu da kanatların giderek büyüdüğü, pahalılaştığı ve taşınmasının zorlaştığı bir dönemde rüzgar enerjisi maliyetlerini düşürebilir. Bu amaçla, Enerji Bakanlığı'nın Kanat Güvenilirliği İşbirliği ve Sandia Ulusal Laboratuvarı'ndaki araştırmacılar, kameralarla yapılan geleneksel insan denetimlerinden daha hızlı ve daha ayrıntılı bir şekilde, rüzgar türbinlerinin kanatlarını gizli hasarlar açısından müdahalesiz bir şekilde incelemenin yolları üzerinde çalışıyorlar.

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

Ancak Paquette, türbin kanatlarının hizmette kalması için rutin muayene ve onarımın kritik öneme sahip olduğunu söylüyor. Ancak mevcut muayene yöntemleri hasarı her zaman yeterince erken tespit edemiyor. Sandia, bu durumu değiştirmek için havacılık elektroniği ve robotik araştırmalarından edindiği uzmanlıktan yararlanıyor. Hasar görünür hale gelmeden önce tespit edilerek, daha küçük ve daha ucuz onarımların kanadı onarıp hizmet ömrünü uzatabileceğini söylüyor.

Sandia, bir projesinde sürünen bir robotu, rüzgar kanatlarının içindeki hasarı tarayan bir tarayıcıyla donattı. İkinci bir proje serisinde ise Sandia, dronları güneş ışığından gelen ısıyı kullanarak hasarı tespit eden sensörlerle eşleştirdi.

Paquette, rüzgar enerjisi sektörünün geleneksel olarak rüzgar kanatlarını denetlemek için iki temel yaklaşım benimsediğini söylüyor. İlk seçenek, bir kamera ve telefoto lensle birini göndermek. Denetçi, kanattan kanada dolaşarak fotoğraflar çeker ve çatlak ve erozyon gibi gözle görülür hasarları arar. İkinci seçenek de benzerdir, ancak denetçi yerde durmak yerine bir rüzgar kanadı kulesinden aşağı iner veya bir vinç üzerindeki platformu kanat üzerinde yukarı aşağı hareket ettirir.

Bu görsel incelemelerde yalnızca yüzeysel hasar görürsünüz. Ancak çoğu zaman, bıçağın dış tarafında bir çatlak gördüğünüzde, hasar çoktan ciddileşmiştir. Pahalı bir onarımla karşı karşıyasınızdır, hatta bıçağı değiştirmeniz bile gerekebilir.

Paquette, bu denetimlerin uygun fiyatlı olmaları nedeniyle popüler olduğunu, ancak daha büyük bir soruna dönüşmeden önce hasarı tespit edemediklerini söylüyor. Sandia'nın sürünen robotları ve dronları, rüzgar kanatlarının iç muayenesini sektör için uygulanabilir bir seçenek haline getirmeyi amaçlıyor.

Sandia ve ortakları International Climbing Machines ve Dophitech, barajları denetleyen makinelerden ilham alan bir sürünen robot geliştirdi. Robot, bir reklam panosunu boyayan biri gibi, bir rüzgar türbini kanadı üzerinde bir yandan diğer yana ve yukarı aşağı hareket edebiliyor. Yerleşik kameralar, yüzey hasarını ve daha büyük, yeraltı hasarlarına işaret edebilecek küçük sınırları tespit etmek için yüksek kaliteli görüntüler yakalıyor. Robot hareket ederken, faz dizili ultrasonik görüntüleme kullanarak pervane kanadında hasar olup olmadığını taramak için bir çubuk da kullanıyor.

Tarayıcı, doktorların vücut içini görmek için kullandıkları ultrason makinelerine çok benzer şekilde çalışır; ancak bu durumda bıçaklardaki iç hasarı tespit eder. Bu ultrasonik imzalardaki değişiklikler, hasarı göstermek için otomatik olarak analiz edilir.

Sandia'nın kıdemli bilim insanı ve robotik paletli proje lideri Dennis Roach, faz dizili ultrasonik incelemenin kalın, kompozit bıçakların içindeki herhangi bir katmandaki hasarı tespit edebileceğini söylüyor.

Türbülansın neden olduğu darbe veya aşırı gerilim, yüzey altında gözle görülemeyen hasarlara yol açar. Buradaki amaç, hasarı kritik boyuta ulaşmadan önce tespit etmek ve daha ucuz onarımlarla onarabilmektir. Bu sayede kanat arıza süresi de kısalır. Herhangi bir arıza veya kanat sökme ihtiyacından kaçınmak istiyoruz.

Roach, robotik paletli araçları, rüzgar kanatlarının tek elden muayene ve onarım yönteminin bir parçası olarak öngörüyor.

Bir platformda, robotun sürünerek ilerlediği bir rüzgar türbinine tırmanan bir onarım ekibini hayal edin. Robot bir şey bulduğunda, müfettişler robotun yeri işaretlemesini sağlayarak yeraltı hasarının yerinin belirgin olmasını sağlayabilirler. Onarım ekibi hasarı giderir ve kompozit malzemeyi onarır. Bu tek noktadan denetim ve onarım, türbinin hızla tekrar hizmete girmesini sağlar.

Sandia ayrıca, güneş ışığından gelen ısıyı kullanarak gizli rüzgar kanadı hasarlarını tespit eden kızılötesi kameralarla donatılmış dronlar için bir dizi projede birkaç küçük işletmeyle birlikte çalıştı. Termografi adı verilen bu yöntem, kanadın yarım inç derinliğine kadar olan hasarı tespit edebiliyor.

Güneşte kanadı ısıtan ve ardından gölgeye ulaşana kadar kanadı yuvarlayan veya eğen bir yöntem geliştirdik. Güneş ışığı kanadın içine yayılır ve dengelenir. Bu ısı yayılırken, kanat yüzeyinin soğumasını beklersiniz. Ancak kusurlar genellikle ısı akışını bozarak üstteki yüzeyi ve kusurları sıcak bırakır. Kızılötesi kamera bu sıcak noktaları tespit eder ve tespit edilen hasar olarak etiketler.

Uçak bakımı gibi diğer sektörlerde de halihazırda kullanılan yer tabanlı termografi cihazları mevcut. Ely, bu uygulama için kameraların drone'lara monte edilmesi nedeniyle bazı tavizler verilmesi gerektiğini söylüyor.

Düşme riski olan pahalı bir drone istemezsiniz ve güç tüketen bir drone da istemezsiniz. Bu nedenle, kriterlerimize uyan gerçekten küçük kızılötesi kameralar kullanıyoruz ve ardından ek bilgi sağlamak için optik görüntüler ve lidar kullanıyoruz.

Radar gibi çalışan ancak radyo frekans dalgaları yerine görünür ışık kullanan Lidar, ışığın nesneler arasındaki mesafeyi belirlemek için bir noktaya gidip gelme süresini ölçer. NASA'nın Mars iniş aracı programından ilham alan araştırmacılar, bir Lidar sensörü kullandılar ve süper çözünürlüklü görüntüler toplamak için drone hareketinden yararlandılar. Bir rüzgar türbinini inceleyen bir drone, görüntü alırken hareket eder ve bu hareket süper çözünürlüklü görüntüler elde etmeyi mümkün kılar.

Hareketi, ek pikselleri doldurmak için kullanırsınız. 100x100 piksellik bir kameranız veya lidar'ınız varsa ve tek bir fotoğraf çekerseniz, elinizdeki çözünürlük bu kadar olur. Ancak fotoğraf çekerken bir alt piksel miktarında hareket ederseniz, bu boşlukları doldurabilir ve daha ince bir ağ oluşturabilirsiniz. Birkaç kareden alınan veriler, süper çözünürlüklü bir görüntü için bir araya getirilebilir.

Lidar ve süper çözünürlüklü görüntülemenin kullanılması, araştırmacıların ayrıca kanadın nerede hasar gördüğünü tam olarak takip etmelerini sağlıyor ve lidar da kanat kenarlarındaki erozyonu ölçebiliyor.

Köprülerin ve enerji hatlarının otonom denetimleri artık gerçek oldu ve Paquette, bunların aynı zamanda rüzgar kanatlarının güvenilirliğini sağlamanın önemli bir parçası haline geleceğine inanıyor.

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

Paquette, basit yer tabanlı kamera incelemelerinden, bir bıçağın sağlığını belirlemek için birlikte çalışan dronlar ve paletli araçlara kadar çeşitli inceleme yöntemlerine yer olduğunu söylüyor.

Her rüzgar santralinin, her gün havalanan, rüzgar türbinlerinin etrafında uçan, tüm denetimlerini yapan ve ardından geri dönüp verilerini yükleyen bir drone veya drone filosuna sahip olduğunu hayal edebiliyorum. Ardından rüzgar santrali operatörü gelip, yapay zeka tarafından okunmuş olan verileri inceleyecek ve bu veriler, önceki denetimlerden kanatlardaki farklılıkları tespit ederek olası sorunları not edecek. Operatör daha sonra, hasarlı kanatlara daha detaylı bir inceleme yapmak ve onarımları planlamak için robotik bir paletli araç yerleştirecek. Bu, sektör için önemli bir gelişme olacaktır.