Hvordan AI og robotter vil hjælpe med at beskytte vores offshore energiinfrastruktur i fremtiden

Den moderne verden er afhængig af smidig levering af vitale tjenester såsom energi, transport, telekommunikation, mad, vand og sundhedspleje. Men de systemer, der ligger til grund for disse sektorer, bliver stadig mere komplekse og indbyrdes afhængige, interagerer i en global skala - hvilket gør dem modtagelige for potentielt katastrofale fejl, når de kommer under stress.

Den seneste blackout i Storbritannien er et godt eksempel. Selvom det er relativt kort, dette udfald - forårsaget af samtidig svigt af to generatorer, et gasfyret anlæg i Barford og Hornsea havmøllepark-efterlod næsten 1 million mennesker i England og Wales uden strøm og forårsagede omfattende trafikforstyrrelser.

I Sydamerika, 48 millioner mennesker stod uden strøm i juni, efter at voldsomme storme slog netværket ud. I USA, California Utility-virksomheden anvender blackouts i perioder med høj risiko for at forhindre naturbrande efter det seneste tab af liv, tyder på, at den aldrende elektriske infrastruktur var årsagen til naturbrandene.

Energiforsyning til fremtiden

Disse begivenheder fandt sted på baggrund af de uundgåelige ændringer i energiforsyningen, som kræver ændringer i måden, hvorpå systemer overvåges og administreres. Tidligere i år offentliggjorde den britiske regering sine planer om en revolution inden for offshore vindenergi, som sigter mod at levere en tredjedel af al britisk elektricitet inden 2030.

Disse nye havvindmølleparker vil bestå af større vindmøller længere til havs og 10-12 MW generatorer, og vil blive en væsentlig bidragyder til det britiske energimix. Gennem denne aftale, havvindindustrien planlægger at næsten firedoble vores vindkraftproduktionskapacitet fra 7,9 gigawatt til mindst 30GW inden 2030.

Storbritannien er allerede i spidsen for havvind, med mere kapacitet end noget andet land, nogle af de største havvindmølleparker og de mest kraftfulde møller. Endnu, som de seneste begivenheder viste, tab af kun to generatorer samtidigt kan forårsage betydelige forstyrrelser. Dette understreger, hvor meget denne udvikling kræver nye teknikker til livslang ledelse, overvågning og kontrol af havvindaktiver. Det viser også behovet for nye teknikker på "demand-side response" -det vil sige, måder at bruge elektricitet på intelligent vis i perioder med stor efterspørgsel.

Forskere inden for en række discipliner har en vigtig rolle at spille for at understøtte denne vision. Vi er den akademiske leder for Storbritanniens største integrationsprojekt for hele system og energisystemer, kaldet Reflex (Responsive Flexibility).

Dette søger at undersøge, hvordan vi kan skabe en modstandsdygtig, bæredygtig og kulstoffattig energiinfrastruktur, der understøtter samfundets vitale tjenester. For at forbinde offshore vedvarende produktion til fastlandsnettet, vi kræver et dyrt netværk af undersøiske strømkabler. For eksempel, NorthConnect-projektet med højspænding jævnstrøm (HVDC) krævede en investering på over £1,2 mia. til en enkelt undersøisk strømkabelinstallation. Klart, udgiften til disse aktiver begrænser vores evne til at medregne elementer, der ofte findes i strømnetværk, f.eks. installation af back-up-kabler, hvis hovedstrømforbindelsen mislykkes.

Så hvordan sikrer vi vores energiinfrastruktur med så stor vægt på havvind? Vi mener, at løsningen vil indebære et partnerskab mellem mennesker, Kunstig intelligens og robotteknologi. Vi har brug for robotik for at forbedre vores evne til at overvåge og vedligeholde disse aktiver, som i fremtiden vil blive opnået gennem vedvarende autonomi.

Undersøiske operationer

Det betyder, at robotter efterlades in situ med evnen til at overvåge og vedligeholde sig selv og havmølleparker. Med hidtil usete niveauer af data fra en række forskellige kilder, såsom strukturelle overvågningssystemer, tilsynskontrol- og dataindsamlingssystemer (SCADA), miljøovervågning og så videre, behovet for avanceret AI til at understøtte kritisk operationel beslutningstagning er afgørende.

I denne situation, mennesker ville simpelthen blive overvældet af mængden af ​​data og information til deres rådighed. Men folk, der arbejder sammen med robot- og AI-assistenter, vil være et centralt element i, hvordan vi administrerer vores fremtidige offshore-infrastruktur under denne overgang til en energiforsyning domineret af vind.

Et eksempel på, hvordan vi gør dette, er relateret til vores forskning i delfin-inspirerede lavfrekvente sonarer til støtte for autonome undervandsfartøjer (AUV'er) i vurderingen af ​​undersøisk krafts integritet. AUV fjerner behovet for at indsætte menneskelige dykkere i dette farlige miljø, og lavfrekvente ekkolodeanalysen giver kritiske målinger, der supplerer AI-assistenten på land, så den nøjagtigt kan forudsige strømkablets tilstand.

I fremtiden forudser vi en omfattende integration af undervandsdockingstationer samt flydende kommando- og kontrolcentre, hvor sikkerheden i vores undervands- og overfladevindmølleinfrastruktur opretholdes ved at patruljere robotplatforme, der er i stand til inspektion og reparation.

AI og robotteknologi har udviklet sig markant i de seneste år, og i samarbejde med menneskelige operatører kan de gøre os mere lydhøre, så vi kan tilpasse os sjældne begivenheder såsom ekstreme vejrforhold eller truslen om sabotage eller interferens med undersøiske kabler. Udfordringen vil være i, hvordan vi intelligent forvalter disse fjerntliggende aktiver for at holde omkostningerne nede og lyset tændt.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons -licens. Læs den originale artikel.