Intelligente droner skal gøre vindmøller langt mere effektive

Et nyt forskningsprojekt på Aarhus Universitet sigter efter at udvikle intelligente, autonome droner, der selv kan flyve ud, scanne, detektere og afrapportere, når der udvikler sig is på vingerne af vindmøller i både små og store vindmølleparker.

Projektet er støttet af Danmarks Frie Forskningsfond med 2,8 mio. kr. og ledes af lektor Erdal Kayacan fra Aarhus Universitet, Institut for Elektro og Computerteknologi. Projektet udføres i samarbejde med Vestas.

”Det er satans svært at detektere is på møllevinger, primært fordi is er gennemsigtigt. Men med projektet forsøger vi os med flere forskellige indbyggede sensorsystemer på dronerne. Samtidig udvikler vi en AI-styret algoritme, der ved hjælp af avanceret billedgenkendelse kan se forskel på møllevinger med og uden isbelægninger,” siger han.

Til-isning af møllevingerne er i dag et signifikant problem. Når vinteren sætter ind og kulden breder sig, går det nemlig i høj grad ud over vindmøllers energiproduktion, hvis der dannes is på vingerne. Isen kan reducere vindmølleparkers årlige energiproduktion med helt op til 80 pct.

Is reducerer ikke kun vingenes aerodynamiske effektivitet, men øger også belastningen og kan skabe uhensigtsmæssige mekaniske vibrationer ved ujævn til-isning. Svære forhold kan endda tvinge vindparker til nedlukning, hvilket kan koste vindenergi-industrien milliarder.

”Det er et stort problem for vindmølleparker. Derfor opvarmer man i dag vingerne, men man gør det blindt, for man kan ikke se, hvor til-isningen foregår. Dette projekt går ud på at udpege nøjagtigt hvilke vindmøller, der er is på, og hvor på møllevingerne, isen er. Derefter kan man opvarme udelukkende lokalt, hvilket kan spare megen energi og dermed optimere driften,” siger lektoren.

Emre Yildiz, som er Simulation and Strategy Specialist hos Vestas, tilføjer:

"Med dette strategiske samarbejde sigter vi efter at lægge grundlaget for større ydelse fra turbinerne, længere møllelevetid og markedsudvidelse i koldere klimaer."

Ud over at spare på energi til unødvendig opvarmning af møllevinger regner forskerholdet med, at projektet vil gøre det muligt at udvide mulighederne for brug af vindenergi til mere nordlige egne end i dag. Eftersom vedvarende energi er nødvendig for at efterkomme ambitionerne i Paris-aftalen, er det afgørende at finde nye, levedygtige steder, selv i kolde klimaområder, til ny grøn energiproduktion.

"Projektet har særlig opmærksomhed og støtte fra Vestas-ledelsen og fører forhåbentlig til yderligere forsknings- og udviklingssamarbejde," siger Emre Yildiz.

Projektet skal teste droner med forskellige sensorer, herunder RGB-kameraer, termiske kameraer, LIDAR og ultralyd mv. Ideen er at finde den bedste kombination af forskellige teknologier og AI-algoritmer.

”Vi regner med at kunne foretage den første test på en off-shore vindmølle til næste vinter, men først skal vi regne på systemet og modellere os frem til den rette løsning,” siger Erdal Kayacan, som regner med, at et succesfuldt resultat kan have betydelig indvirkning på vindkraftindustrien som helhed.

Projektet går under navnet ’Detecting Ice Using Artificial Intelligence-based Techniques’ (DISTINCT) og starter til januar 2023.