دوقلوی دیجیتال توربین‌های بادی در راه است؛ همکاری دانشگاه شریف و کوئین مری لندن

پروژه ساخت دوقلوی دیجیتال توربین‌های بادی با همکاری دانشگاه صنعتی شریف و دانشگاه کوئین مری لندن در حال اجراست؛ فناوری پیشرفته‌ای که با پایش برخط عملکرد توربین‌ها می‌تواند مشکلات فنی را پیش از وقوع خرابی شناسایی کرده و از خروج طولانی‌مدت توربین‌های بادی از مدار جلوگیری کند.

به گزارش میز انرژی به نقل از ایسنا، دکتر هاشم اورعی، استاد دانشکده برق دانشگاه صنعتی شریف، از اجرای پروژه‌ای مشترک برای طراحی و ساخت دوقلوی دیجیتال توربین‌های بادی خبر داد و اعلام کرد این طرح با مشارکت پژوهشگران دانشگاه صنعتی شریف و دانشگاه کوئین مری لندن دنبال می‌شود.

دوقلوی دیجیتال توربین‌های بادی چگونه کار می‌کند؟

اورعی با اشاره به کاربرد فناوری دوقلوی دیجیتال در صنایع پیشرفته گفت: این فناوری تاکنون در حوزه‌هایی مانند قلب انسان و موتور هواپیما پیشرفت قابل توجهی داشته است. در صنعت هوانوردی، مهندسان می‌توانند وضعیت موتور هواپیما را به‌صورت برخط از روی زمین پایش کنند تا پیش از بروز خرابی جدی، اقدامات لازم انجام شود.

به گفته وی، همین ایده اکنون در پروژه دوقلوی دیجیتال توربین‌های بادی دنبال می‌شود. بسیاری از توربین‌های بادی در مناطق دورافتاده نصب شده‌اند و خرابی آنها می‌تواند به توقف طولانی‌مدت تولید و از دست رفتن بخشی از انرژی قابل تولید منجر شود.

این فناوری با دریافت مستمر اطلاعات واقعی توربین، شرایط عملکرد تجهیزات را شبیه‌سازی و وضعیت لحظه‌ای آنها را ارزیابی می‌کند. به این ترتیب می‌توان پیش از وقوع خرابی، زمان مناسب برای تعمیر، نگهداری یا تعویض قطعات را تعیین کرد.

پیش‌بینی خرابی توربین‌ها پیش از خروج از مدار

استاد دانشکده برق دانشگاه صنعتی شریف توضیح داد که تمام اطلاعات مربوط به عملکرد توربین ثبت شده و به‌صورت بی‌سیم برای سامانه دوقلوی دیجیتال ارسال می‌شود. این سامانه بر اساس داده‌های دریافتی، محاسبات و شبیه‌سازی‌های لازم را انجام داده و شرایط توربین را به‌صورت برخط مشخص می‌کند.

برای نمونه ممکن است بررسی داده‌ها نشان دهد که توربین باید در یک بازه زمانی مشخص برای چند ساعت از مدار خارج شود تا عملیات تعمیر یا تعویض قطعه روی آن انجام گیرد. چنین اقدامی می‌تواند مانع از وقوع خرابی بزرگ‌تر و توقف طولانی توربین شود.

اورعی با اشاره به روند اجرای پروژه گفت این طرح در دانشکده برق دانشگاه صنعتی شریف و با مشارکت تعدادی از دانشجویان دکتری در حال انجام است و از طرف دانشگاه کوئین مری لندن نیز دکتر کامیار مهران در پروژه مشارکت دارد.

آزمایش‌های عملی این پروژه نیز در دانشگاه کوئین مری لندن انجام می‌شود.

افزایش حداقل ۵ درصدی انرژی دریافتی از توربین‌ها

اورعی درباره اهمیت این پروژه گفت دوقلوی دیجیتال نیروگاه بادی هنوز در جهان به شکل کامل و تجاری در اختیار صنعت قرار نگرفته و فعالیت‌های تحقیقاتی در این زمینه در دانشگاه‌های مختلف ادامه دارد.

وی پیش‌بینی کرد پس از تکمیل تحقیقات، نمونه‌سازی، آزمایش و انتقال فناوری به مرحله عملیاتی، استفاده از این سامانه بتواند حداقل پنج درصد میزان انرژی دریافتی از هر توربین را در طول عمر مفید آن افزایش دهد.

نتایج تحقیقات این پروژه پس از تکمیل مراحل دانشگاهی در مرکز تحقیقات برق و الکترونیک سجاد وارد مرحله نمونه‌سازی خواهد شد و در ادامه، زمینه نصب و بهره‌برداری عملی از فناوری فراهم می‌شود.

پروژه دیگری در شریف؛ ذخیره انرژی با باتری شنی

اورعی در بخش دیگری از سخنان خود از اجرای پروژه‌ای در زمینه باتری شنی در دانشگاه صنعتی شریف خبر داد؛ فناوری‌ای که به جای ذخیره مستقیم برق، حرارت اضافی تولیدشده در فرآیندهای صنعتی را در شن ذخیره می‌کند.

در این روش، حرارت مازاد وارد یک مخزن حاوی شن شده و با عایق‌بندی مناسب از هدررفت آن جلوگیری می‌شود. انرژی حرارتی ذخیره‌شده را می‌توان در زمان مورد نیاز مستقیماً برای گرمایش یا برای تولید مجدد برق مورد استفاده قرار داد.

به گفته استاد دانشگاه صنعتی شریف، برخلاف باتری‌های متداول که برای ذخیره برق طراحی شده‌اند، باتری شنی وظیفه ذخیره انرژی حرارتی را بر عهده دارد.

باتری شنی چگونه به کاهش اتلاف انرژی کمک می‌کند؟

یکی از کاربردهای مورد توجه این فناوری، استفاده از حرارت مازاد کارخانه‌ها و صنایع انرژی‌بر است. برای مثال، کارخانه‌های سیمان حجم قابل توجهی حرارت تولید می‌کنند که بخشی از آن بدون استفاده وارد محیط می‌شود.

با استفاده از باتری شنی می‌توان این حرارت را ذخیره و در زمان مناسب دوباره مصرف کرد. در مناطقی که به انرژی گرمایشی نیاز وجود دارد، حرارت ذخیره‌شده می‌تواند مستقیماً مورد استفاده قرار گیرد و در مناطقی که چنین نیازی وجود ندارد، امکان استفاده از آن برای تولید مجدد برق فراهم خواهد بود.

حرکت باتری شنی از آزمایشگاه به سمت صنعت

پروژه باتری شنی نیز در دانشکده برق دانشگاه صنعتی شریف و توسط دانشجویان دکتری در حال اجراست و دکتر نادر کریمی از دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی شریف در بخش مکانیکی آن همکاری دارد.

هدف پژوهشگران این است که پس از اثبات علمی فناوری و ساخت نمونه آزمایشگاهی، پروژه وارد مرحله صنعتی شود.

اجرای موفق دو پروژه دوقلوی دیجیتال توربین‌های بادی و باتری شنی می‌تواند زمینه استفاده گسترده‌تر از فناوری‌های نوین برای افزایش بهره‌وری انرژی، کاهش اتلاف و مدیریت هوشمند تجهیزات تولید انرژی را فراهم کند.