L'introduzione delle tecnologie di trasmissione di rete migliora la gestione dei parchi eolici
2/2/2022
Energia eolica: produzione di energia a inquinamento zero che utilizza il sollevamento e la resistenza dell'aria
L'energia eolica è di gran lunga una delle fonti di energia più pulite; in passato utilizzata per pompare acqua e macinare farina, oggigiorno viene usata per la produzione di energia. I parchi eolici spesso si trovano in aree pianeggianti e aperte dove enormi turbine eoliche sono sparse sul territorio. Ogni volta che il vento soffia verso la girante, le sue pale fanno sì che l'aria generi una forza di sollevamento e una resistenza, che fanno ruotare la girante come una ruota per la dinamica dell'aria, trasformando l'energia del vento in energia meccanica. Una turbina eolica sfrutta questa energia meccanica della girante e la converte in energia elettrica, che diventa una delle fonti di energia utilizzate nel quotidiano e dall'industria. Statisticamente, l'energia eolica è diventata la seconda fonte di energia della Northwest Grid of China; ciò implica che l'energia eolica come generazione di energia a bassa efficienza è diventata da tempo un vecchio stereotipo. Non solo la Cina ha sviluppato notevolmente gli impianti per la produzione di energia eolica negli ultimi anni, ma anche i paesi avanzati utilizzano parchi eolici, da quelli tradizionali on-shore a quelli più moderni off-shore, rendendo l'energia eolica un'industria energetica a inquinamento zero.
Difficoltà gestionali: turbine eoliche alte centinaia di metri sparse in aree remote, interne e lontane dalla costa
I parchi eolici stanno diventando sempre più popolari e sofisticati con il passare degli anni. Quando le turbine eoliche esistenti diventeranno la maggioranza, influenzeranno in modo significativo la produttività se la loro efficienza operativa è scarsa; pertanto la pianificazione O&M a lungo termine dei parchi eolici è diventata un argomento fondamentale negli ultimi anni. Ma per questi colossi, alti in media 100 metri, tutti situati in remoto o addirittura sul mare, cosa dovrebbe fare un gestore per implementare un programma O&M efficace e tempestivo?
Impiegare sistemi di acquisizione dati e tecnologie di trasmissione di rete per stabilire soluzioni di supervisione intelligenti
Uno dei nostri clienti nella provincia dell’Anhui ha lanciato la soluzione “Wind Turbine Units – Integral Smart Monitory Solution” per aiutare i proprietari di parchi eolici a risolvere facilmente i problemi di funzionamento e manutenzione; i sensori installati sulle turbine eoliche raccolgono le condizioni di funzionamento in tempo reale dei componenti, tra cui catena di trasmissione, lubrificanti del cambio, pale, torri, bulloni, ecc. Allo stesso modo, i componenti di acquisizione dati all'interno delle turbine ottengono i rispettivi dati tramite versatili tecnologie di raccolta e li ritrasmettono dall'alto a terra, o anche a un centro di controllo remoto.
Sfide ambientali: spazio estremamente ristretto, interferenza elettromagnetica intensa, temperature estreme
Le turbine eoliche progettate nei primi anni non sono necessariamente dotate di spazio aggiuntivo per essere equipaggiate con dispositivi di rilevamento e comunicazione. Allo stesso tempo, il generatore di corrente nella turbina eolica tende ad accumulare campo elettromagnetico e causare interferenze alle apparecchiature di trasmissione vicine. Le turbine eoliche nei paesi tropicali sono suscettibili alla luce solare durante il giorno, che aumenta notevolmente la temperatura interna; chi si trova ad alta latitudine, invece, soffre di freddo estremo nelle ore notturne. I normali prodotti di rete con specifiche commerciali non sono in grado di mantenere una comunicazione dati stabile a temperature così estreme e ambienti di comunicazione fortemente disturbati. Per questo, affrontando i requisiti di comunicazione specifici dei parchi eolici, i clienti si rivolgono ad Advantech con l'aspettativa di ottenere prodotti di rete di livello industriale stabili e affidabili.
Collocazione dei dispositivi: dispositivo wireless nella parte anteriore, dispositivo cablato nella parte posteriore e a terra
Dopo aver discusso con il cliente, il team di Advantech si è reso conto che le turbine eoliche sono divise in due parti, ovvero "la zona di rotazione frontale" e "la zona del generatore medio e posteriore". I dispositivi di acquisizione dati del cliente sono per lo più installati all'interno della zona di rotazione della turbina eolica per la raccolta dei dati dinamici della catena cinematica e degli ingranaggi, quindi necessitano di una trasmissione wireless per recuperare i dati acquisiti da questi dispositivi. Per quanto riguarda la zona del generatore nella sezione media e posteriore, dove non esistono parti rotanti ma ci sono interferenze elettromagnetiche molto forti dal generatore, la trasmissione cablata è la più adatta. Dopo aver combinato le esigenze dei clienti con i risultati dell'indagine sul sito, Advantech ha consigliato di installare un AP wireless industriale nella sezione media e posteriore, utilizzando la comunicazione wireless per ricevere i dati di monitoraggio dalla zona di rotazione. Successivamente, la porta Ethernet dell'AP viene utilizzata per trasmettere i dati allo switch Ethernet che si trova anche nella sezione media e posteriore. Questo switch Ethernet trasmette ulteriormente i dati della turbina eolica di alto livello a terra, consegnando i dati a un altro switch Ethernet a terra per un'ulteriore trasmissione a lunga distanza.
Access Point wireless industriali serie EKI-6333AC
Access Point industriale wireless Advantech serie EKI-6333AC, funziona a 2,4/5 GHz con due bande di frequenza; i dati possono essere divisi in due gruppi di trasferimento, guidando e accelerando efficacemente i flussi di dati; supporta IEEE802.11ac per una larghezza di banda garantita. Una porta Ethernet aggiuntiva consente la connessione del cavo di rame con uno switch Ethernet. L’alimentatore progettato con morsettiera supporta 2 set di ingresso 12-18 V CC per il meccanismo di backup. La guida DIN-Rail garantisce una facile installazione all'interno della turbina eolica. Lo chassis industriale migliora la resistenza alle interferenze elettromagnetiche; il suo design di dissipazione del calore consente alle temperature di esercizio di variare da -45°C fino a 75°C. Le suddette caratteristiche consentono la ricezione wireless in tempo reale da parte dell’EKI-6333AC dei dati acquisiti dai dispositivi di acquisizione nel front end della turbina eolica.
Switch Ethernet industriale EKI-5629CI-MB
Switch Ethernet gestito entry-level EKI-5629 con 10 porte Ethernet RJ-45 consente la connessione cablata con EKI-6333AC; 2 delle porte possono essere modificate in porte ottiche SFP, consentendo una distanza di trasferimento massima di 110 km. Il suo software di gestione soddisfa tutti i servizi di gestione della rete di base del cliente, come il monitoraggio dello stato di trasmissione dello switch tramite piattaforma cloud o la configurazione di una ridondanza X-Ring per garantire la qualità della trasmissione. Fornisce inoltre l'esclusiva tecnologia IXM di Advantech che configura facilmente 100 o più switch. Infine, il protocollo di rete supporta non solo Ethernet ma anche Modbus/TCP, consentendo un'implementazione della rete più agile.
Advantech offre un'implementazione di rete stabile e affidabile con soluzioni di supervisione intelligenti
Sia gli Access Point wireless industriali Advantech serie EKI-6333AC che lo switch gestito EKI-5629CI-MB svolgono ruoli critici nella trasmissione dei dati, consentendo soluzioni intelligenti integrate per poter monitorare le turbine eoliche. Finora, centinaia di soluzioni di supervisione intelligenti dotate di prodotti di rete industriale Advantech sono state installate nei parchi eolici di tutta la Cina. Hanno permesso la supervisione in tempo reale per tenere sotto controllo lo stato di funzionamento dei parchi eolici e ridurre la distanza tra la gestione e le apparecchiature; non solo riducendo in modo significativo la manodopera e le spese per le ispezioni periodiche, ma anche elevando la qualità della supervisione sulle apparecchiature, essendo in grado di identificare i guasti in tempo reale; quindi realizzando di fatto le aspettative di una "gestione IoT e cloud".
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