Intelligent Asset Management Platform for Hydropower Operation and Maintenance - iAMP-Hydro

Mål

iAMP-Hydro-prosjektet vil forbedre driften av eksisterende vannkraftverk gjennom utvikling av nye digitale sensorer og tjenester, som sammen vil danne iAMP: en ny intelligent plattform som omfatter sikre, åpne og transparente protokoller for datautveksling og tre nye digitale løsninger. Dette inkluderer nye verktøy for tilstandsovervåking og prediktivt vedlikehold for vannkraftturbiner, miljømessig vannstatusovervåking og forbedret vær- og strømprognose.

Bakgrunn

Løftet om å tredoble den globale fornybare energikapasiteten innen 2030 er inkludert i den endelige COP28-avtalen. 130 land har forpliktet seg til å øke kapasiteten til minst 11 000 GW og doble forbedringsraten for energieffektivitet innen 2030. Dette målet kan ikke nås uten bærekraftig vannkraft, som gir fleksibilitet og lagringskapasitet for variabel kraft som vind og sol.

Dette ambisiøse målet må nås, og verden har faktisk teknologiene for å gjøre det. Vannkraft vil spille en avgjørende rolle i fremtidens energiverden; en energiverden som gjennomgår en grunnleggende endring med økningen av digitalisering. Som et resultat blir kraftsystemene mer grundig overvåket, og kunstig intelligens (AI) og store datamengder implementeres i daglig drift.

Vannkraft representerer en sjettedel av den globale elektrisitetsproduksjonen og gir et betydelig bidrag til nettets fleksibilitet og sikkerhet, ettersom det kan håndtere genereringen raskt og stoppes og startes jevnt.

Imidlertid er de nåværende vannkraftverker i EU gamle og det er anslått at 50% av dem vil kreve modernisering før 2030. Spesielt er moderniseringstiltak knyttet til digitalisering nødvendig på kort og mellomlang sikt, for å tilby forbedrede tjenester, øke nettets fleksibilitet, miljømessig og sosioøkonomisk bærekraft, og fremme den grønne og digitale overgangen i Europa.

Under ser du bilder og kartplassering på de tre av de fire vannkraftverkene som er med i prosjektet. Berchules (Spania), La Vega (Spania) og Bermejales (Spania).

NORCE sin rolle i prosjektet

NORCE leder arbeidspakke 4 (Ecology Monitoring Sensor Development) og arbeidspakke 5 (ecology data analysis). Vi utvikler ny teknologi og sikrer i sanntid informasjon om bla gassovermetning i vannet rundt kraftverket slik at ikke fisk og bunndyr skades eller dør. I tillegg blir de nye probene, sensorene, utstyrt med temperatur og PH-målere.

Arbeidspakke 4 - utfordring:
Arbeidspakke 4 adresserer utfordringen med pålitelig overvåking av viktige fysiske parametere knyttet til regulering av vannkraft (temperatur, vannstand, gassovermetning). Dagens verktøy er ikke tilstrekkelige. Målinger av gassovermetning inneholder alvorlige feil, for eksempel på grunn av dannelse av bobler, kalibreringsproblemer og lekkasjer på grunn av elvemiljøet. I tillegg er miljøovervåking ofte uavhengig av vannkraftproduksjon. Forholdet mellom elveregulering, kraftproduksjon, elveforvaltning og miljøstandarder i elver adressert tilbakevirkende og pålagt av regelverk.

Arbeidspakke 4 - Løsning:
Utfordringen blir håndtert gjennom utvikling av en ny, robust og allsidig digital sensor for overvåking av vannstand, gassovermetning og vanntemperatur. Den kan oppdage og rapportere nøkkelmiljøparametere i elver, som gassovermetning og avvik i strøm eller temperatur, og kommunisere med vannkraftforvaltningsplattformer for å gi industrien muligheten til mer miljøvennlig vanntilførsel i sanntid. Konvertering av eksisterende analoge gassovermetningsmålere til digitale sensorer vil føre til redusert strømforbruk, forbedret nøyaktighet, kalibreringsmuligheter og potensial for utvidelse med modulære ekstra sensorer. En smart sensor kan oppdage oversaturation og utløse operative tiltak for å unngå skadelige nivåer. Løsningen muliggjør å inkludere ekstra sensorer som kreves av industrien i plattformen.

Arbeidspakke 5 - utfordring:
Arbeidspakke 5 adresserer utfordringen med pålitelig og nøyaktig overvåking av elvemiljøet med nær sanntidsrapportering når kritiske miljømessige forhold oppstår. Nåværende lovgivning og bevissthet om miljømessige påvirkninger fra menneskelige aktiviteter og økning i energibehov, utgjør en utfordring for å kunne levere bærekraftig energi uten negative effekter på miljøet. Ved å følge et forhåndsdefinert produksjonsregime for å oppfylle miljømessige krav, reduseres fleksibiliteten i kraftproduksjonen, samtidig som miljømessige kritiske fysiske forhold overses eller registreres når det allerede er for sent.

Arbeidspakke 5 - Løsning
Arbeidspakke 5 har som mål å levere stabil og nøyaktig miljøovervåking samt modellering av potensielle miljømessige forbedringer. Med forbedrede sensorer og en stabil og nøyaktig protokoll for dataoverføring fra sensorer til en miljømodell, kan data gi direkte tilbakemelding til kraftproduksjonen for å redusere effekter fra vannkraftverk på miljøet. Det endelige målet er å kunne tilby overvåking med høy stabilitet og nøyaktighet og en modell som kan varsle om ugunstige forhold og dermed bidra til en mer miljøvennlig kraftproduksjon.

Bildene over viser bla fisk utsatt for svært skadelig og livstruende gassmettet vann, og elv og vann med bobler. I tillegg tegning og NORCE sine leveranser i arbeidspakkene 4 og 5.