TEMA LES MER WWW.TU.NO/ENERGI I utgangspunktet er dette en softwarepakke. Kjernen trengerikke bli veldig kostbar. KRISTIAN HOLM, KONGSBERGS FORNYBARSATSNING Fremtidens nettleie kan bli flytende SIDE 58 Ny kunnskap hindrer løpehjul-havari SIDE 61 UTVIKLER STYRINGSSYSTEMER FOR VINDPARKER Kongsberg Gruppen leverer høyteknologiske systemer til kunder innen skipsfart, olje- og gassproduksjon, forsvar og romfart. Nå vil de inn i vindkraftsektoren. Frir til fornybarsektoren: Mer rasjonell drift av vindparker og intelligente turbiner som snakker med hverandre skal redusere driftskostnadene med 5–8 prosent, ifølge Kristian Holm (t.h.) og Eirik Skare i Kongsberg Maritimes Senter for optimal drift av vindparker. FOTO: JANNICKE NILSEN TEK N IS K U K E B L A D 0 41 4 53 TEMA ENERGI LES OGSÅ SIDE 56: SKAL GI MER INFORMASJON SLIK SKAL DRIFTSKOSTNADENE NED LADE, TRONDHEIM JANNICKE NILSEN [email protected] I ngeniør og daglig leder Kristian Holm forklarer: – Da vi startet opp i juni 2012, var det bare en tom etasje her. Vi hadde ikke pulter engang. Nå er vi 15 personer og vi har en oppbemanningsplan. Kongsberg Gruppens vindkraftsatsning har fått jobbe i fred siden de startet opp i det gamle Autronica-bygget på Lade for drøye halvannet år siden. Bygget huser Kongsberg Maritime, som nå også har fått en avdeling som jobber dedikert mot fornybarsektoren. I mars reiser Holm, markedssjef Eirik Skare og kollegaene til Eweas vindkraftmesse i Barcelona for å presentere et produkt de håper de store vindkraftaktørene vil omfavne. Teknisk Ukeblad kan nå beskrive Kongsberg Gruppens første store skritt inn i vindkraftbransjen. Kongsberg Wind Farm Management System (WFMS), Kongsberg Gruppens nye beslutningsstøttesystem for vindparker, består av tre ulike softwaremoduler med tre ulike funksjoner: 2 3 1 VIDEREUTVIKLER KJERNEKOMPETANSE – Vi leverer avansert robotteknologi, kontroll- og styringssystemer til forsvarsformål, maritim sektor og til olje- og gassektoren. Vi har levert styrings- og kontrollsystemer til 15.000 fartøy over hele verden. Dette er vår kjernekompetanse, og den videreutvikler vi nå til bruk i vindparker, sier Skare. Kongsberg Maritime leverer beslutningsstøttesystemer til fartøy med skjermovervåking og tilstandskontroll ved utstrakt bruk av sensorer, ruting av og behandling av data. Tre supportsentre i Norge, New Orleans og Singapore yter båteier og den som drifter båten service 24/7. – Dette vil vi overføre til vindsektoren. Vi ønsker å hente informasjon fra vindparker, som rutes inn til den som kontrollerer vindparken. Vi skal levere tilstandskontrollsystemer og beslutningsstøttesystemer for vindparkeiere og operatørene, sier Skare. TILSTANDSOVERVÅKING PRODUKSJONSPLANLEGGING MODULER SOM SNAKKER SAMMEN Fornybarbarnet heter Wind Farm Management, et beslutningsstøttesystem som består av tre ulike softwaremoduler som vindparkeierne kan kjøpe som et komplett system eller i delmoduler. Systemet skal dekke den generelle funksjonen til vindparkenes SCADA-systemer. Systemet inkluderer en modul for tilstandsovervåking av vindparker, en for mer nøyaktig produksjonsplanlegging, og en for produksjonskontroll. Ulike data fra driften mates inn i algoritmer, som genererer informasjon vindparkoperatøren kan agere ut ifra. Nyvinningen er at de tre modulene skal utveksle informasjon og påvirke hverandre. – Vi skal få disse modulene til å snakke sammen, slik at informasjon fra et system samkjøres og påvirker algoritmene i de to andre systemene. Dette er det svært få på verdensbasis som jobber med i dag, så langt vi vet kun et par amerikanske aktører, sier Holm. SKAL PASSE ALLE TURBINER Dersom modulen for tilstandsovervåking varsler at en vindturbin bør kjøres med redusert fart, kan modulen for produksjonsplanlegging gi beskjed om hva dette betyr for vindkraftproduksjonen framover. Produksjonskontrollmodulen kan gi beskjed om hvordan beslutningen påvirker vindparken som helhet. – Systemet kan dermed gå aktivt inn og justere produk54 T E K NIS K U KE B LAD 0414 Importerer alle relevante og tilgjengelige data fra turbinenes kontrollsystem og SCADA-systemet. Et trådløst nettverk av nye mikroelektromekaniske sensorer (MEMS) er under utvikling, og disse skal blant annet festes til vindturbinenes rotorblad. Sensorene vil kunne gi langt mer detaljert informasjon om tilstanden til komponentene enn eksisterende overvåkingssystemer. – I dag vedlikeholdes turbiner et par ganger i året, vår og høst. Vi ønsker å utføre vedlikehold basert på turbinens faktiske tilstand. Etter hvert vil vi kunne si mer om restlevetiden til de enkelte komponentene i turbinen, slik det allerede gjøres i flyindustrien, sier Holm. Bedre tilstandsinformasjon skal gi parkoperatør mulighet til å drive vindparken mer rasjonelt og bidra til økt oppetid, samtidig som det reduserer drifts- og vedlikeholdskostnadene. Bare ett nytt rotorblad koster 1–1,5 millioner kroner, pluss 2–300.000 kroner i utskiftningskostnader. Spesielt for store, ubemannede vindparker til havs vil vedlikeholdskostnadene kunne avgjøre om en park blir bygget eller ikke. 1 Tilstandsovervåkning: Deteksjon av feil, diagnose og prognose ved bruk av eksisterende og ettermonterte sensorer. 2 Produksjonsplanlegging: Statistiske og fysiske modeller for produksjonsplanlegging integrert med informasjon fra produksjonskontrollog tilstandsovervåkningsmodulene. 3 Produksjonskontroll: Optimalisering av produksjon, balansering av laster og reduksjon av slitasje ved å endre styringsparameterne for turbinene. ILL.: KONGSBERG/DEON.NO sjonen til de andre turbinene, slik at produksjonen samlet sett blir like stor, sier Skare. – Dette gjøres allerede i dag? – Fram til nå har det vi skal tilby vanligvis blitt levert gjennom separate systemer. Hver enkelt turbinleverandør har sitt eget tilstands- og overvåkingssystem. Vi skal levere et system som passer til alle vindturbiner, sier Skare. – Store aktører som for eksempel Iberdrola har jobbet i årevis med å utvikle systemer for tilstand, overvåking og kontroll, men selv i dag har de store huller i forhold til det vi vil kunne tilby. Det er også svært ressurskrevende for mindre aktører å utvikle, drifte og vedlikeholde nye systemplattformer, sier Skare. KUTTER DRIFTSKOSTNADER Kongsberg mener systemet, som går under navnet Wind Farm Management System, vil redusere drifts- og vedlikeholdskostnadene til vindparker med 5–8 prosent. Det er mye penger, i en bransje hvor en vindpark raskt får en prislapp på over en milliard kroner. I første omgang retter Kongsberg innsatsen mot landbasert vindkraft, men tanken er at systemet også skal kunne gi store kostnadsreduksjoner i driften av havvindparker, som i dag sliter med skyhøyt kostnadsnivå. Hvor mye det nye systemet vil koste vindparkeiere kan ikke Kongsberg svare på ennå. – Vi kan ikke være konkrete på pris ennå, det er fortsatt mye som er uklart, sier Holm. – Er dette et system en liten til middels stor vindkraftaktør kan ta seg råd til? – Ja, målet er at systemet skal være skalerbart. I utgangspunktet er dette en softwarepakke, kjernen trenger ikke bli veldig kostbar. Vi har som mål å bruke eksisterende hardware-løsninger fra Kongsberg Gruppen. Disse løsningene er konkurransedyktige i et prispresset marked, sier Holm. • Dette er vår kjernekompetanse, og den videreutvikler vi nå til bruk i vindparker. EIRIK SKARE, KONGSBERGS FORNYBARSATSNING Hver dag må vindkraftoperatører varsle netteier hvor mye vindkraft de beregner å levere til nettet det kommende døgnet. Leverer operatøren mye mindre eller mer enn dette, får de dårligere betalt (imbalance cost, red.anm.). Kongsberg utvikler støttesystem som gir mer nøyaktige vindprognoser opp til 48 timer fram i tid, ved bruk av såkalte neurale nettverk. Her mates all relevant informasjon som brukes til å beregne vindstyrken inn. I tillegg tar modellen lærdom av historiske data. Kongsberg skal også bruke radar eller Lidar til å registrere «vindbildet» et par kilometer foran vindparken, slik at systemet kan gi beskjed om endrede vindforhold 10–15 sekunder før de inntreffer. – Vi vil utstyre hver vindturbin med en egen «glasskule», slik at hver turbin kan produsere mer optimalt. Tanken er at systemet kan agere før værbildet endres, det kan i mange tilfeller være nok til å styre vindparken og regulere turbinene optimalt, opplyser Holm. Mer informasjon om den kommende vinden kan også gi mindre slitasje på turbinene og økt levetid. – Dersom operatøren i økt grad vrir rotorbladene ut av vinden før den inntreffer, får du også mindre trykk på alt mekanisk utstyr i hele enheten. Reduseres maksbelastningene øker du levetiden på turbinene, sier Holm. PRODUKSJONSKONTROLL Vindturbiner som står samlet i en vindpark «stjeler» vind fra hverandre («wake» red.anm.), anbefalt avTEK NI SK U K EBLAD 0 41 4 55 TEMA ENERGI TEMA KONGSBERG GRUPPEN Kongsberg Maritime: Senter for optimal drift av vindparker er underlagt Kongsberg Maritime, som står for halvparten av Kongsbergs totale omsetning. Maritime leverer styringssystemer er til store plattformer, skip og offshorefartøyer, herunder teknologien for dynamisk posisjonering for manøvrering av fartøy. Undervannsdivisjonen utgjør en fjerdedel, og leverer blant annet undervannsroboten Hugin. ¤¤ Kongsberg Defence Systems: Leverer missiler som Naval Strike Missile og Joint Strike Missile, samt luftvernsystemet Nasams. ¤¤ Kongsberg Protech Systems: Leverer blant annet Protector, den fjernstyrte våpenstasjonen. ¤¤ Kongsberg Oil and Gas Technologies: Leverer systemer innen bore operasjonsstyring og produksjonsoptimalisering. ¤¤ Kongsberg Gruppen: Hadde i 2013 snaut 7500 ansatte på verdensbasis og en omsetning på 16.323 millioner norske kroner. ¤¤ ENERGI SKAL GI MER INFORMASJON Kongsberg Gruppen har initiert en rekke forskningsprosjekter som blant annet støttes av Forskningsrådet. Prosjektene utvikler nye teknologiløsninger som kan inngå i det nye beslutningsstøttesystemet. KON-WAKE Sintef Materialer og kjemi utvikler analyseverktøy som skal gi mer nøyaktige spådommer om vind- og turbulen i vindparker. Dette skal gi økt produksjon, bedre pris for levert kraft og reduserte vedlikeholdskostnader. WIVIND stand mellom hver turbin øker stadig, noe som betyr at vindparkene krever stadig større areal. Internasjonale forskningsmiljøer har forsket på hvordan problemet kan reduseres for eksempel ved å begrense vinduttaket fra første turbinrekke. Kongsberg lager nå en markedsløsning for dette. – Da jeg begynte i vindbransjen for ti år siden skulle det være tre turbin-diametre mellom hver turbin. Nå viser nye resultater at wake’n kan være opp til femten turbindiametre. Det blir plasskrevende. Vi skal få turbinene til å samarbeide. Ved å for eksempel vri turbinene i første rekke litt ut av vinden, slik at de slipper inn mer vind til turbinene bak, kan dette gi en positiv effekt på parkens totalproduksjon, sier Holm. • Nå viser nye resultater at wake’n kan være opp til femten turbindiametre. KRISTIAN HOLM, KONGSBERGS FORNYBARSATSNING ® Sintef IKT evaluerer og utvikler trådløse sensorløsninger for bedre og mer effektiv tilstands- og lastovervåking av vindturbinblader. Målet er å bruke masseproduserte MEMS-sensorer og radiomoduler fra IT, telecom og bilindustri i kombinasjon med matematiske modeller som beskriver bladdynamikken. Hovedutfordringen er å forlenge driftstiden til sensorene med dagens batteriteknologi. En løsning kan være en kombinasjon av laveffektelektronikk, såkalt lokal energihøsting (fra rotorbladenes vibrasjoner) og intelligente kontrollalgoritmer for strømsparing. LEAN WIND EU-prosjekt med mange partnere. Sintef Energiforskning og Marintek ser på hvordan endret logistikk kan redusere det høye kostnadsnivået i havvindindustrien. Lean ser på nye måter for hvordan komponentene kan transporteres mer effektivt, hvordan havnene kan administreres og organiseres bedre, og hvordan ulike turbinstrukturer kan lette installasjonsfasen. WINDSENSE NTNU, HiST, Sintef Energiforskning og Marintek jobber med å utvikle et nytt og fleksibelt instrumenteringssystem for turbiner. Statoil, NTE og andre partnere er med i prosjektet. • Med filtertralle eller purifier kan du holde oljen ren på en enkel måte. Robuste filtertraller i 316 med vannabsorberende filter og partikkelfilter. Vakuumaggregater for lekang.com optimal rensing av oljer i trafoer, regulatorer og hydraulikkanlegg. CE merket. 56 T E K NIS K U KE B LAD 0414 Det enkle koblingsalternativet SmartWire-DT er et konsept for å gjøre Eatons standardprodukter i styreskap og nærliggende områder rundt, kommuniserbare. Konseptet gir mulighet for kontroll, beskyttelse, bryting, betjening, overvåking og regulering. Med SmartWire-DT kan du redusere ditt tidsforbruk i forbindelse med engineering og montasje, samt redusere skapstørrelse. For mer informasjon, se: Controlling Protecting Switching HMI Drives www.eaton.no 1550 Hølen telefon 64 98 20 00 [email protected] TEK NI SK U K EBLAD 0 41 4 57