Nel campo della produzione di energia eolica, la condizione di sicurezza delle fondazioni delle turbine eoliche è direttamente correlata al funzionamento stabile dell’intero sistema di generazione di energia. Le turbine eoliche offshore si trovano ad affrontare le sfide del complesso ambiente marino, in cui l’impatto delle onde sulle fondamenta delle turbine eoliche costituisce una grave minaccia alla sicurezza. I mezzi di monitoraggio tradizionali sono spesso inadeguati nell’affrontare questa sfida e l’emergere di sensori delle onde ha fatto sperare di risolvere il problema del monitoraggio della sicurezza delle fondazioni delle turbine eoliche.
Il sistema di sensori delle onde è un punto di svolta. Nei nodi chiave della fondazione della turbina eolica, tre serie di sensori formano una rete di protezione tridimensionale: patch induttive fissate sulle gambe del palo catturano la deformazione dell'acciaio in tempo reale, uno scanner sottomarino mappa la topografia intorno alla fondazione su palo ogni sei ore e il radar ondulatorio nella parte superiore prevede onde enormi fino a 2 chilometri in anticipo, con un'ora di anticipo. Le misurazioni di un progetto durante un tifone hanno mostrato che quando i sensori delle onde hanno catturato le gambe dei pali sotto una pressione quasi-limite, il sistema ha immediatamente attivato il programma di protezione, evitando con successo danni strutturali.
Questi dati convergono nell'hub intelligente del sensore d'onda per generare più energia; il sistema genera automaticamente una mappa termica del rischio di erosione e ordina alla nave di ingegneria di inserire accuratamente le rocce protettive; privilegia la manutenzione in base all'indice di fatica del metallo; e regola a distanza l'angolo di imbardata della turbina eolica quando prevede l'arrivo di un'onda enorme. Dopo l'applicazione di un parco eolico, il tasso di incidenti gravi è diminuito di due-terzi e la risposta ai guasti è stata compressa da 45 giorni all'allarme in tempo reale-.
Questo insieme di sensori delle onde sta riscrivendo i conti economici dell’energia eolica. Dopo tre anni di utilizzo, un operatore ha riscontrato che i budget di manutenzione sono stati ridotti di un quarto, i costi assicurativi sono stati ridotti del 18% e non si sono verificati guasti per un anno intero. Mentre il modello tradizionale richiede che il 12% dell’investimento totale venga investito in manutenzione, il sistema di monitoraggio intelligente riduce la percentuale al 7%, il che si traduce in un risparmio di decine di milioni di dollari per turbina durante il suo intero ciclo di vita.
I sensori delle onde funzionano anche in tandem con altre apparecchiature di monitoraggio. Con sensori di deformazione, sensori di spostamento installati sulla fondazione della turbina eolica, ecc., per ottenere una gamma completa di monitoraggio della fondazione della turbina eolica. Combinando i dati delle onde misurati dal sensore delle onde con le sollecitazioni sulla struttura della fondazione riflesse dal sensore di deformazione, lo stato di sicurezza della fondazione può essere analizzato in modo più accurato ed è possibile determinare se la fondazione ha subito danni strutturali a causa dell'impatto delle onde.
La tecnologia all'avanguardia- continua a evolversi. Gli ingegneri stanno creando "doppelganger digitali" delle turbine nei loro computer per simulare lo stato della struttura con dati in tempo reale- provenienti dai sensori delle onde; si stanno sviluppando materiali autoriparanti-per consolidare automaticamente il fondale marino quando viene rilevato il rischio di svuotamento; e la tecnologia blockchain sta creando una "cartella sanitaria" a prova di manomissione-per ciascuna infrastruttura.
Come afferma l'ingegnere senior, "Questi sensori di onde danno all'acciaio la capacità di percepire l'oceano per la prima volta. Abbiamo insegnato alle turbine eoliche a danzare con il mare, mantenendo stabile il futuro dell'energia pulita in mezzo alle onde". Quando il gigante bianco alto 100- metri si erge in piedi nel blu profondo, i sensori scintillanti nelle profondità delle fondamenta illuminano silenziosamente il percorso della saggezza umana nel sfruttare l'oceano.
