Problem erozji łopatek wiatraków rozwiązany dzięki sztucznej inteligencji

Erozja materiału łopatek wiatraków jest problemem dla całego sektora energetycznego. Jej tempo zależy m.in. od warunków pogodowych. Zjawisko to jest problematyczne dla całej branży, a walka z jego skutkami jest niezwykle kosztowna.

Naukowcy z fińskiego instytutu VTT w ramach projektu anitAGE opracowali nową metodę radzenia sobie z problemem erozji łopatek. W tym celu wykorzystali algorytmy sztucznej inteligencji i drukarki 3D. – Materiał łopatek eroduje przez wiatr, grad i pył piaskowy, co poważnie skraca czas eksploatacji instalacji wiatrowej. Przyspieszone zużycie łopatek powoduje, że równoważnik około 2-4% energii elektrycznej jest tracony na skutek tego problemu – mówi Anssi Laukkanen z VTT. – Jest to jeden z podstawowych problemów branży wiatrowej i pochłania on miliardy euro rocznie, zwiększając koszty energii wiatrowej. A wraz z zwiększaniem się rozmiarów turbin wiatrowych, czy instalowaniem ich w coraz trudniejszych warunkach, problem będzie się tylko pogłębiał.

W ramach projektu antiAGE badacze postanowili wykorzystać AI do rozwiązania tego problemu. System komputerowy zamodelował różne materiały i struktury, a następnie wybrał najbardziej optymalne rozwiązanie. To pierwszy przypadek, gdy komputer wykorzystano do opracowania nowego materiału na tak wielką skalę.

Kompleksowych materiałów i struktur wymyślić można nieskończoną ilość, a każda kombinacja będzie mieć trochę inne własności. – Ludzka percepcja jest niedostatecznym narzędziem do oceny i wizualizacji wszystkich wymiarów, w których optymalizowany jest problem materiałowy. Dla komputera natomiast nie jest to problem, jest on w stanie rozwikłać nawet najbardziej złożony szereg przyczynowo-skutkowy – wskazuje naukowiec.

Nowoczesny materiał nie przydałby się bez możliwości jego wyprodukowania. Na szczęście, dzięki rozwojowi technologii, takich jak druk 3D, badacze mogli wyprodukować wymyślony przez komputer kompozyt i przetestować jego własności w rzeczywistości. Nie byłoby to możliwe z wykorzystaniem klasycznych technologii produkcyjnych.

Rezultaty badań przekroczyły najśmielsze oczekiwania. Dzięki wykorzystaniu modeli i systemów decyzyjnych, VTT opracowało bardzo zoptymalizowane rozwiązanie dla problemu znanego od dawna. Nowy materiał nie tylko jest odporniejszy na erozję, ale także utwardza się pod wpływem naprężeń, co czyni go jeszcze bardziej odpornym.

Naukowcy z VTT planują wykorzystać teraz opracowany przez siebie system do prowadzenia prac badawczych nad materiałami do zastosowania także w innych dziedzinach przemysłu. Prowadzone są już prace z operatorami komercyjnych farm wiatrowych nad zastosowaniem nowych wytrzymalszych łopatek.

źródła: vttresearch.com, phys.org