Forsker på digitaliserte vannkraftverk

Fornybarnæringen høster nå kunnskap og erfaringer i det fellesfinansierte forskningsprosjektet MonitorX for digitalisering av vannkraftverk.

Brattset kraftverk i Orklavassdraget i Sør-Trøndelag har produsert strøm i 35 år uten å gjøre noe stort vesen av seg. Nå kan data fra vannkraftverket hjelpe til å revolusjonere måten kraftbransjen gjør vedlikehold på.

I en ikke altfor fjern fremtid vil kraftverkene selv si fra når de «føler» at noe ikke er som det skal. Samtidig vil de fortelle om hva problemet er og hvordan det skal løses. Vedlikeholdet blir billigere, komponentene kan brukes lengre og risikoen for store kostbare havarier av turbiner og generatorer blir mindre. For eierne av kraftverk betyr det store sparte kostnader.

I et stort prosjekt koordinert av Energi Norge skal SINTEF Energi med mange partnere utvikle modeller og algoritmer som kan oppfylle denne fremtidsvisjonen. Men da trengs data, mange data.

– Dette er et spennende og krevende prosjekt med stort engasjement fra hele kraftbransjen, sier rådgiver Iren Aanonsen i Energi Norge.

– Hvis vi får tak i all informasjonen som ligger lokalt i et kraftverk kan vi bruke dem til å analysere om tilstanden er god eller dårlig, sier prosjektleder Thomas Welte i SINTEF Energi.

Problemet er at dataene ikke har vært tilgjengelige. Før nå.

Sikrer seg mot hacking
Marerittet for en kraftverkseier og for samfunnet er om noen greier å hacke seg inn i kontrollsystemet for kraftverkene og sabotere anleggene. Det er derfor bare kraftverkets eget styringsanlegg som kan hente data fra turbiner og generatorer og deres omgivelser. De såkalte SCADA-systemene er lukket for omverdenen.
I tett samarbeid har SINTEF Energi, TrønderEnergi og Voith Hydro funnet en måte der dataene kan hentes ut uten å gjøre prosessanlegget sårbart. Løsningen sikrer at dataene bare kan leses. Det er ikke mulig å gå inn og styre kontrollanlegget.

– Dette var en absolutt forutsetning for å kunne gjøre disse tingene ellers vil vi utsette samfunnskritisk infrastruktur for angrepsmuligheter, sier Øyvind Holm, markedssjef i Voith Hydro, selskapet som har utviklet og levert kontrollanleggene i mange norske kraftverk.

Datamuren er bare første skritt
I dag får de som sitter i driftssentralen i kraftverket alarmer fra målepunkter på turbiner og generatorer når verdiene går over eller under kritiske nivåer. Alle de underliggende dataene forblir i kontrollsystemet og blir ikke sendt videre til de som driver vedlikehold.

– Vi har allerede mye data i kraftverkene våre, men vi har hatt en mur mellom driftssentralen og de som driver med det daglige vedlikeholdet. Så bare det å få disse dataene ut til vedlikeholdspersonellet vil gi en gevinst for oss, sier Gorm Aukrust, senioringeniør i TrønderEnergi.

Gjennom MonitorX-prosjektet er dataene fra Brattset kraftverk nå gjort tilgjengelige for studenter og forskere. De får muligheten til å bruke datasett fra et kraftverk i drift til å utvikle nye algoritmer og modeller.

– Fokus i MonitorX-prosjektet er å utvikle algoritmer og modeller. Men vi har manglet data til å bevise at de faktisk funker. Nå får vi tilgang ti over tusen signaler og vil plukke ut noen komponenter som vi lager algoritmer for, sier Welte.

Lenge mellom hver feil
De store komponentene i vannkraftverk er veldig driftssikre slik at det kan gå mange år mellom hver gang en feil oppstår. Så det kan ta lang tid før forskerne får sjekket at algoritmene er riktige. Løsningen kan være å bygge opp en digital tvilling av det fysiske kraftverket og mate inn alt som finnes av data.

– Har du hundre vindmøller i en vindpark får du raskt statistikk og situasjoner du kan lære av. I vannkraftverkene må vi jobbe ut fra en digital tvilling der du sammenlikner det virkelige anlegget med modellen. Det å bruke algoritmer i MonitorX og bruke dette senere i kombinasjon med digitale tvillinger er spennende, sier Aukrust.

Gevinstene kan bli store
Energibransjen er veldig interessert i resultatene fra prosjektet. Digitalisering er på dagsorden i vannkraftselskapene.

Welte peker på flere gevinster for kraftselskapene: De kan oppdage kritiske situasjoner og utviklinger som kan føre til en stor feil og havari. Et unngått havari sparer selskapene for store kostnader og for tapt produksjon ved en lang driftsstans.

De kan også spare kostnader gjennom effektivisert vedlikehold. Bedre tilstandsovervåking vil redusere behovet for manuelle inspeksjoner i kraftstasjoner, med mindre kjøring til og færre besøk i stasjonene.

De sparer kostnader på utskifting av komponenter. Norske vannkraftverk er 30-50 år gamle. Dersom kraftselskapet kan følge tilstanden til kritiske komponenter kontinuerlig, kan de skifte ut komponenten når den er utslitt. Det vil i praksis si at komponentene kan brukes lengre og dyre investeringer kan utsettes, dvs. levetiden utnyttes bedre.

Kilde: Claude Olsen for Gemini.no

Kommentarer

kommentarer