Jak zmienić kierunek wiatru na lepszy, czyli nowoczesne systemy SCADA napędzające farmy wiatrowe

Rosnące zapotrzebowanie na alternatywne źródła energii oraz zwiększone inwestycje w tym obszarze napędzają szybki rozwój energetyki wiatrowej. Zwiększa się nie tylko liczba nowo budowanych instalacji – obserwujemy również postęp technologiczny w farmach wiatrowych. Jednym z najbardziej sprzyjających mu rozwiązań są, znane z innych branż produkcyjnych, systemy SCADA. Ich powszechne wykorzystanie w energetyce wiatrowej pozwala na znaczne usprawnienie procesu produkcji energii przy jednoczesnym obniżeniu kosztów związanych z serwisowaniem urządzeń.

Wiatr źródłem pozytywnych zmian

Kryzys klimatyczny i wzrost zainteresowania kwestiami ochrony środowiska, kurczące się pokłady węgla, a także rosnące w dłuższej perspektywie ceny ropy naftowej i gazu ziemnego to czynniki, które sprawiły, że w ostatnich dekadach oczy świata zwróciły się ku odnawialnym źródłom energii. Wśród nich znajduje się energia wiatrowa, która w ciągu ostatnich lat zyskała szerokie uznanie oraz wielką popularność. Wśród światowych liderów i prekursorów w wykorzystywaniu energii wiatrowej na szeroką skalę znajduje się Dania, która w 2019 roku pozyskała 47% energii właśnie z tego źródła. Z kolei 27 grudnia 2020 roku udział węgla w produkcji energii elektrycznej w Polsce pierwszy raz spadł poniżej 50%. Jest to związane, między innymi, z najwyższą w historii produkcją farm wiatrowych. Według Global Wind Report, w 2019 roku energia pozyskana z wiatru stanowiła 15% całkowitego zapotrzebowania na energię elektryczną w krajach Unii Europejskiej. Zdaniem naukowców, trend ten ma się stale nasilać w perspektywie kolejnych 5 lat.

Nowa jakość pracy elektrowni wiatrowych

SCADA (ang. Supervisory Control and Data Acquisition) to system informatyczny, którego zadaniem jest przede wszystkim monitorowanie procesu produkcyjnego i zwiększenie wydajności produkcji poprzez zbieranie i analizowanie danych pochodzących z urządzeń produkcyjnych. Znajduje się on pomiędzy urządzeniami sterującymi, pomiarowymi i wykonawczymi (takimi jak sterowniki PLC, moduły I/O, czujniki i liczniki) a operatorem maszyny, całej linii produkcyjnej czy wręcz całej fabryki lub grupy fabryk. System SCADA umożliwia nie tylko zbieranie danych i ich wizualizację, ale również sterowanie procesami i alarmowanie.

W przypadku elektrowni wiatrowych, podstawową korzyścią zastosowania systemów SCADA jest znaczne obniżenie kosztów obsługi serwisowej urządzeń. Dzięki funkcji wykrywania błędów i usterek w pracy turbin wiatrowych, a często nawet symptomów przyszłych usterek, możliwe jest szybkie dotarcie do danego elementu i jego naprawa bądź wymiana, co minimalizuje czas przestoju pracy. W przypadku trudno dostępnych lub oddalonych elektrowni, np. znajdujących się na Morzu Bałtyckim, możliwość zdalnego odczytania symptomów usterki to znaczne ograniczenie kosztów związanych z przybyciem i pracą serwisantów. Dzięki analizie danych dotyczących prac turbin, warunków środowiskowych i występujących usterek, możliwe są również działania prewencyjne, wydłużające nieprzerwany czas eksploatacji turbin.

Drugą zasadniczą korzyścią stosowania systemów SCADA jest możliwość wykorzystania pozyskanych danych w procesie prognozowania i optymalizacji produkcji. Produkcja energii ze źródeł odnawialnych, szczególnie energii wiatrowej czy słonecznej, ulega dużym zmianom w cyklu dobowym. Z drugiej strony, wciąż dostępne są jedynie ograniczone możliwości magazynowania wytworzonej energii elektrycznej. Dlatego niezwykle ważne staje się maksymalne zrównanie podaży z popytem – przede wszystkim w kontekście wchodzącej w życie z początkiem 2021 roku reformy na Rynku Bilansującym. W jej wyniku uczestnikami rynku zostają również słabo sterowalne elektrownie wiatrowe, dla których niezbilansowanie energii produkowanej i oddawanej do Krajowego Systemu Elektroenergetycznego będzie wiązało się z dodatkowymi kosztami działalności. Połączenie systemów SCADA z zaawansowanymi narzędziami analitycznymi pozwala, między innymi, na zaprogramowanie ustawień łopat wiatraków na podstawie prognozy pogody tak, aby dostosować ich pracę do prędkości i kierunku wiatru, w rezultacie uzyskując optymalny poziom produkcji.

Kompetencje Sii docenione w Danii

W lipcu 2020 roku wiodący duński producent turbin wiatrowych wybrał Sii Polska na integratora rozwiązań wykorzystujących system SCADA.

– W projekcie jesteśmy odpowiedzialni za konfigurowanie i kalibrowanie kontrolerów PLC i wszelkich innych urządzeń sterujących umiejscowionych w turbinie wiatrowej oraz stworzenie ustandaryzowanego kanału komunikacji (standard OPC), przy pomocy którego dane w trybie rzeczywistym trafiają do SCADA. Operator, korzystając z przygotowanej przez nas wizualizacji, ma dostęp do kluczowych danych procesu produkcji energii. Może wpływać na ustawienia turbiny lub podejmować decyzje o koniecznych wizytach serwisowych – mówi Szymon Woźnica, Business Development Manager w Centrum Kompetencyjnym Usług Inżynieryjnych Sii Polska.

Jednym z ciekawszych wyzwań z jakimi mają dziś do czynienia eksperci Sii jest integracja informacji pochodzącej bezpośrednio z „linii produkcyjnej” (zebranej przez SCADA) z danymi pochodzącymi z zewnątrz, w tym ekonomicznymi, np. prognozowany popyt na energię elektryczną czy cena 1 kW oraz pogodowymi, np. prędkość i kierunek wiatru, nadchodzące fronty atmosferyczne i wiele innych.

– Dzięki umiejętności i praktyce łączenia doświadczeń Centrum Kompetencyjnego Usług Inżynieryjnych z wiedzą innych Centrów Kompetencyjnych Sii (np. Business Intelligence) jesteśmy w stanie wspierać naszych klientów we wdrażaniu kompleksowych narzędzi umożliwiających produkcję energii wiatrowej w sposób jeszcze efektywniejszy – zapewnia Piotr Żukowski, Head of Industry Public & Utilities w Sii Polska.

Kompleksowe rozwiązanie dla sektora użyteczności publicznej

Jako wiarygodny partner firm z sektora usług użyteczności publicznej, Sii Polska realizuje szerokie spektrum projektów, obejmujących wdrażanie, utrzymanie i rozwój systemów monitoringu i wsparcia produkcji. Posiadamy doświadczenie we wdrażaniu systemów SCADA, a także tworzeniu dedykowanego oprogramowania, współpracującego z systemami nadzoru produkcji. Budujemy systemy SCADA od podstaw, programujemy i dostosowujemy czujniki i sterowniki PLC, integrujemy je z innymi systemami oraz jesteśmy w stanie wesprzeć budowę elektrowni wiatrowej, nawet na morzu.

Inżynierowie Sii realizują projekty dla dwóch wiodących światowych producentów turbin wiatrowych, dotyczące integracji sensorów z systemem SCADA, analityki danych, a także budowy platform wewnętrznych opartych o Microsoft 365.

Dowiedz się więcej o naszej ofercie dla sektora usług użyteczności publicznej oraz o dostarczanych przez Sii Polska usługach inżynieryjnych.