Turbiny muszą się obracać

Od momentu założenia w 1995 roku, Grupa 8.2 rozrosła się w sieć 30 biur konstrukcyjnych zlokalizowanych na całym świecie, w większości w Niemczech. Nasze biuro tu w Hamburgu, zatrudniające w sumie około 50 pracowników, jest największe. Zajmujemy się przede wszystkim farmami wiatrowymi lądowymi i przybrzeżnymi, choć z czasem poszerzyliśmy obszar naszych zainteresowań na wszystkie rodzaje energii odnawialnej. Dzisiaj mamy również silną pozycję w dziedzinach fotowoltaiki, biomasy i integracji sieci. Jako eksperci w naszej dziedzinie, oferujemy szeroki wachlarz usług, począwszy od kontroli technicznych i analizy szkód po bezpośrednie monitorowanie stanu. Oferujemy także szeroką gamę usług konsultingowych. Grupa 8.2 obejmuje zasadniczo cały łańcuch tworzenia wartości w zakresie energii odnawialnej.

Ważnym argumentem za podjęciem współpracy z firmą B&R w 2013 r. był fakt, że znaleźliśmy partnera, z którym łączy nas wspólna chemia. Dla mnie oznacza to budowanie relacji opartej na otwartości i szczerości. Jeśli się taką relację zbudowało – jak w przypadku naszym i B&R – współpraca jest czystą przyjemnością. Co równie ważne, poziom jakości odpowiada naszym wymaganiom. Firma B&R opracowała sprzęt do układu monitorowania stanu urządzeń, który doskonale pasuje do naszego portfela usług, z kolei nasze usługi i oprogramowanie analityczne stanowią uzupełnienie portfela B&R.

Aż do roku 2002 turbiny wiatrowe były narażone na niespodziewane awarie – szczególnie uzębienia kół i łożysk w przekładniach i generatorach. Wynikało to częściowo ze skłonności do lekceważenia wysoce dynamicznych obciążeń i ciężkich warunków eksploatacji, a także z faktu wyposażenia turbin jedynie w dość prymitywne oprzyrządowanie kontrolno-pomiarowe. Przy tak wysokich wskaźnikach awaryjności, firmy ubezpieczeniowe postrzegały turbiny jako złe inwestycje i groziły wycofaniem się z branży w obawie przed generowaniem strat. Aby opanować sytuację, firmy energetyki wiatrowej skorzystały z istniejących doświadczeń w zakresie monitorowania stanu, wynikających z zastosowań przemysłowych. W 2003 r. Allianz Center for Technology (AZT) – a wkrótce potem firma Germanischer Lloyd (GL) – opublikowały wytyczne dotyczące certyfikacji systemów monitorowania stanu (condition monitoring systems, CMS). Systemy te umożliwiały wczesne wykrywanie zużycia, co pozwala wymienić komponenty, zanim spowodują one poważniejszą awarię urządzeń. W rezultacie można było zmniejszyć wydatki na naprawy w firmie ze 150 tys. EUR do 10.000 tys. EUR.

Aż do roku 2002 turbiny wiatrowe były narażone na niespodziewane awarie – szczególnie uzębienia kół i łożysk w przekładniach i generatorach. Wynikało to częściowo ze skłonności do lekceważenia wysoce dynamicznych obciążeń i ciężkich warunków eksploatacji, a także z faktu wyposażenia turbin jedynie w dość prymitywne oprzyrządowanie kontrolno-pomiarowe. Przy tak wysokich wskaźnikach awaryjności, firmy ubezpieczeniowe postrzegały turbiny jako złe inwestycje i groziły wycofaniem się z branży w obawie przed generowaniem strat. Aby opanować sytuację, firmy energetyki wiatrowej skorzystały z istniejących doświadczeń w zakresie monitorowania stanu, wynikających z zastosowań przemysłowych. W 2003 r. Allianz Center for Technology (AZT) – a wkrótce potem firma Germanischer Lloyd (GL) – opublikowały wytyczne dotyczące certyfikacji systemów monitorowania stanu (condition monitoring systems, CMS). Systemy te umożliwiały wczesne wykrywanie zużycia, co pozwala wymienić komponenty, zanim spowodują one poważniejszą awarię urządzeń. W rezultacie można było zmniejszyć wydatki na naprawy w firmie ze 150 tys. EUR do 10.000 tys. EUR.

Nie ma żadnych. Znam kilku operatorów turbin, których wprawne ucho pozwala im natychmiast wychwycić każdą niesprawność. W końcu zużyciu urządzenia zwykle towarzyszą wibracje i hałas. To jednak wyjątek. W dzisiejszych czasach operator zwykle siedzi przed ekranem komputera w dużym centrum monitorowania i ma jedynie do czynienia z danymi procesowymi, zatem nasłuchiwanie odgłosów usterki nie wchodzi w rachubę. Tym, co zastępuje wprawne ucho jest system monitorowania stanu.

Obecnie pracujemy głównie ze standardowymi aplikacjami systemów monitorowania stanu, które działają niezależnie od sterownika turbiny. W związku z dostępnością niezbędnych urządzeń na potrzeby automatyzacji nastąpi przesunięcie w kierunku systemów zintegrowanych. Dzięki włączeniu dodatkowych parametrów procesów i monitorowania na poziomie systemu, rozwiązania te będą przynosić lepsze wyniki. Systemy zintegrowane ze sterownikiem prawdopodobnie będą również spełniać te same normy jakości niższym kosztem. Ważne są również kwestie powiązane z koncepcją Industry 4.0, na przykład przetwarzanie w chmurze, digitalizacja i wielkie zbiory danych. Zapotrzebowanie na usługi monitorowania stanu będzie rosnąć w miarę wzrostu wymagań dotyczących dyspozycyjności i wydajności. W Niemczech już obowiązuje wymóg wyposażenia przybrzeżnych farm wiatrowych w systemy monitorowania stanu. Także w przypadku turbin lądowych, z uwagi na ich coraz większe rozmiary, konsekwencje awarii stają się coraz bardziej poważne. Z tego względu prawie wszyscy konstruktorzy turbin wiatrowych stosują systemy monitorowania stanu jako wyposażenie standardowe w instalacjach większych niż 2,5 MW. Rośnie również rynek w innych krajach, na przykład w Chinach. To z kolei zwiększa nacisk na producentów w kierunku minimalizacji kosztów eksploatacji i eliminacji czynników ryzyka. W połączeniu z odpowiednią usługą wykonywania niezależnych analiz, systemy monitorowania stanu mogą odegrać kluczową rolę w stawianiu czoła tym wyzwaniom.

Z pewnością jest to obszar, któremu się bacznie przyglądamy. Nasz własny serwer znajduje się tu w Hamburgu, gdyż jakość działania jest dla nas absolutnym priorytetem – niemniej nasze możliwości nie są nieograniczone. Myślę, że rozwiązanie w postaci przetwarzania w chmurze nie jest zagrożeniem, a opcją tak na prawdę bezpieczniejszą. Często to właśnie własny serwer stanowi większe zagrożenie, jeśli chodzi o utratę danych. W mojej opinii, większemu dostawcy usługi przetwarzania w chmurze łatwiej przyjdzie zapewnić wyższy poziom zaawansowania usług i bieżącą aktualizację, niż mniejszej firmie zarządzać danymi we własnym zakresie. Jakość usług przetwarzania w chmurze również stale wzrasta.

Dla ugruntowanych firm świadczących te usługi jest to już rynek masowy – każdy producent turbin ma swojego dostawcę usługi monitorowania stanu. Niemniej dla większości dostawców tych usług, aplikacje przemysłowe są nadal źródłem utrzymania. Są obecni na rynku od dziesięcioleci i mają mnóstwo zadowolonych klientów. Tak naprawdę, wszystko zależy od tego, na ile dostawcy urządzeń sterowniczych, tacy jak B&R, są w stanie zdobyć przyczółek w sektorze energii wiatrowej. Jeśli im się uda, koszty urządzeń do monitorowania stanu będą spadać, a same urządzenia staną się standardowym komponentem systemów automatyzacji turbin. Przewaga dostawców automatyki polega na tym, że skoro obsługują oni wszystkie interfejsy, są w stanie sprostać wymaganiom klientów, którzy chcą udostępnić informacje innym systemów oprogramowania. Stanie się to jednak nie wcześniej niż za kolejnych pięć do dziesięciu lat. Niezależnie od wszystkich zalet technicznych i nowych rozwiązań, nie wolno nam zapominać, że monitorowanie stanu nadal jest obszarem, w którym doświadczony analityk odgrywa ważną rolę.