Dlaczego każda instalacja ma swojego cyfrowego bliźniaka?

To nie takie proste

W głowie laika proces projektowania choćby instalacji fotowoltaicznej kończy się w momencie dobrania modułów fotowoltaicznych i odpowiedniego falownika. Nic bardziej mylnego. Niewiele osób zdaje sobie sprawę z ogromu obliczeń wykonywanych każdorazowo przy stawianiu instalacji. Przed wydaniem konkretnej sumy pieniędzy inwestor musi mieć pewność, że się mu to po prostu opłaci. Dodatkowo pojawia się problem niestabilności generacji z OZE. Podczas projektowania pod uwagę należy wziąć niemalże każdy scenariusz. Dlatego praktycznie każda wielkoskalowa elektrownia posiada swojego cyfrowego bliźniaka (ang. digital twin). 

Taki cyfrowy bliźniak to wirtualna replika istniejącej w rzeczywistości instalacji OZE, procesu, a nawet systemu. Wyniki przeprowadzonych w taki sposób modelowań są bezcennym narzędziem w rękach wielu inwestorów. Wgląd w całość projektu jeszcze przed jego fizycznym powstaniem, to tylko połowa sukcesu. Ważna jest również pomoc przy zarządzaniu już istniejąca instalacją. Digital twin zapewnia operatorom wgląd do statystyk w czasie rzeczywistym, który jest niezbędny do podejmowania właściwych decyzji, opartych na dostępnych danych. Są to przede wszystkim działania poprawiające wydajność i niezawodność systemów wytwarzania i dystrybucji energii odnawialnej. Szczególnie ważne w dobie implementacji zielonych elektrowni, będących niestabilnym źródłem energii.

WEŹ UDZIAŁ W WYDARZENIU:  Sztuczna inteligencja w energetyce

Wsparcie od projektu do momentu rozbiórki

Analizując wiele czynników wpływających ilościowo na generację z OZE (m.in. warunki pogodowe, zapotrzebowanie na energię, sprawność podzespołów), cyfrowy bliźniak jest bezpośrednim źródłem korekcji. To właśnie on podaje np. kąt natarcia łopat wirnika. W taki sposób inwestor może mieć pewność, że instalacja produkuje maksimum energii w danym momencie. W ten sam sposób świat symulacji jest regulatorem dla sektora solarnego. Dzięki digitalizacji instalacji fotowoltaicznych, technologia podpowiada instalatorom pod jakim kątem powinny być nachylone moduły, by padało na nie jak najwięcej promieni słonecznych. Jest to wartość uzależniona szczególnie od szerokości geograficznej farmy fotowoltaicznej. Dzięki wykorzystaniu trackerów możliwe jest też śledzenie pozornej wędrówki słońca i dostosowywanie kąta modułów do pory dnia. Takie działania minimalizują straty energii.

Cyfrowe bliźniaki mogą również zapewnić kompleksowy podgląd na pracę elektrowni wodnych. Pomagają monitorować natężenia przepływu i objętości czynnika w systemach hydroelektrycznych, umożliwiając dostrojenie natarcia turbin lub odpowiednią alokację innych podzespołów z wyprzedzeniem. Sprawdza się to również w przypadku elektrowni szczytowo-pompowych. Operator dostaje informacje o przewidzianym nadejściu szczytu zapotrzebowania na energię i wie w jaki sposób zarządzać dostępnymi zasobami. 

Takie obniżanie piku zapotrzebowania to kolejny istotny aspekt zastosowania cyfrowych bliźniaków. W tym miejscu technologia porównuje prognozy pogody z prognozami zapotrzebowania i układa plan działania dla lokalnych elektrowni. Dni z dogodnymi warunkami atmosferycznymi będą okazją do naładowania magazynów energii. Następnie zasoby zostaną wpuszczone do sieci w momencie największego zapotrzebowania na energię. Dzięki takim działaniom operatorzy systemów przesyłowych będą precyzyjnie wiedzieli co mają robić i kiedy. A przecież każda podejmowana przez nich decyzja jest kluczowa dla odpowiedniego zbilansowania sieci elektroenergetycznej. W skali całego kraju to właśnie te decyzje stanowią o bezpieczeństwie energetycznym.

Kolejny aspekt to trwająca transformacja energetyczna. Takie dostrajanie generacji pozwala na płynne manewrowanie między OZE, a konwencjonalnymi blokami. Dzięki czemu proces wdrażania zielonych źródeł może przebiegać stopniowo. 

Co do momentu końca funkcjonowania elektrowni - tak, tutaj też pomoże digital twin. Symulacje przeprowadzą tzw. LCA czyli life cycle assessments. W ten sposób właściciele elektrowni będą wiedzieli w jaki sposób przeprowadzić jej likwidację, z minimalnym oddziaływaniem na środowisko. W tym celu cyfrowe bliźniaki mogą również pomóc firmom w projektowaniu bardziej zrównoważonych urządzeń i systemów.

Źródło: energiesmagazine