Digital Twin – niezawodna i bezpieczna morska energetyka wiatrowa

Celem nowego projektu UE „Cyfrowe bliźniaki dla produkcji morskiej energii wiatrowej i popytu rynkowego (DTWO)”, koordynowanego przez Duński Uniwersytet Techniczny i realizowanego przez partnerów z dziewięciu krajów, jest opracowanie cyfrowego bliźniaka systemów wytwarzania morskiej energii wiatrowej. Mając na celu zapewnienie większej niezawodności i bezpieczeństwa energetycznego, cyfrowy bliźniak zintegruje istniejące modele, symulacje i dane w czasie rzeczywistym. Chociaż istniały inne komercyjne inicjatywy stworzenia cyfrowych bliźniaków farm wiatrowych, ten projekt jest pierwszym, który wprowadza konfigurowalną platformę, zapewniającą użytkownikom poufność wrażliwych danych.

– Technologia cyfrowego bliźniaka polega na tworzeniu wirtualnej repliki fizycznego obiektu, osoby lub procesu. W tym kontekście dotyczy to morskich farm wiatrowych, umożliwiając symulację rzeczywistych warunków w celu wsparcia procesu podejmowania decyzji opartych na nauce i minimalizowania wątpliwości. Korzystając z cyfrowego modelu całych farm wiatrowych, operatorzy mogą lepiej przewidywać i radzić sobie z różnymi scenariuszami, takimi jak zbliżające się ekstremalne zjawiska pogodowe – mówi prof. Bogdan Wiszniewski z Wydziału Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki Politechniki Gdańskiej, kierownik zespołu badawczego projektu na PG.

W skład zespołu badawczego na Politechnice Gdańskiej wchodzą specjaliści nie tylko z WETI, ale też Wydziału Inżynierii Mechanicznej i Okrętownictwa oraz Wydziału Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej.

– Zajmiemy się zagadnieniem wykorzystania zaawansowanych metod uczenia maszynowego do automatycznego szacowania niepewności predykcji występowania usterek w turbinie wiatrowej przy użyciu danych pochodzących z różnych źródeł, a opracowane rozwiązanie wdrożymy w formie modułu zintegrowanego z pierwszą tego rodzaju konfigurowalną platformą sfederowanego cyfrowego bliźniaka morskich farm wiatrowych budowanej w projekcie – zapowiada prof. Wiszniewski.

Międzynarodowa współpraca

Realizacja projektu potrwa trzy lata, łącząc siły największego na świecie producenta morskich turbin wiatrowych Siemens Energy (w tym przypadku jego oddziału Siemens Gamesa) i największego na świecie dewelopera morskich projektów wiatrowych (Orsted) z ośrodkami badawczymi (Fraunhofer Institute for Wind Energy Systems, DHI and Technology i Von Karman Institute for Fluid Dynamics), konsultantami tworzącymi oprogramowanie (Softserve Poland Sp. z o.o.), środowiskiem akademickim (Duński Uniwersytet Techniczny i Politechnika Gdańska), instytucją zajmującą się komunikacją naukową (Fondazione ICONS), firmą zajmującą się prognozowaniem (Enfor As), Europejskim Centrum Średnioterminowych Prognoz Pogody oraz Królewskim Niderlandzkim Instytutem Meteorologicznym.

– W obliczu szybkiego i ogromnego rozwoju morskiej energetyki wiatrowej, a także luk w kluczowych komponentach naukowych i technologicznych między przeszłością a teraźniejszością, nasz projekt DTWO ma na celu ulepszenie metodologii cyfrowego bliźniaka, aby wypełnić te luki i utorować drogę dla przyszłego globalnego rozwoju – powiedziała podczas spotkania inauguracyjnego koordynator projektu Xiaoli Larsén.

Pięć modułów

W ramach projektu DTWO powstanie architektura oprogramowania integrując pięć modułów: pogodę; efekt śladu aerodynamicznego między i wewnątrz farm; zasoby i turbulencje; stan turbiny i przewidywanie niezawodności; wzajemne połączenia sieci i systemy energetyczne. Ten modułowy bliźniak obejmuje architekturę oprogramowania z centrami danych i narzędzi przyjaznymi dla użytkownika.

– DTWO umożliwia skoordynowaną ocenę wydajności energetycznej, wydajności turbin wiatrowych i rynku energii elektrycznej integrującego sektory, odpowiedniego dla dużego ogólnoeuropejskiego systemu – dodała Xiaoli Larsén.