Anemo Analytics: liberando o poder dos dados para melhorar o desempenho do parque eólico

O parque eólico White Creek, que começou a operar comercialmente em 2007, é um parque eólico de 205 MW no leste do estado de Washington, composto por 89 turbinas eólicas Siemens de 2,3 MW. Seu site irmão, localizado nas proximidades, o Harvest Wind Farm, começou a operar em 2009 e produz 99 MW com 43 turbinas eólicas Siemens de 2,3 MW. Juntos, eles são capazes de fornecer energia a mais de 100.000 residências.

NAES, operadora de ambos os locais, vinha usando dados SCADA padrão de baixa frequência para apoiar suas decisões operacionais, mas também estava ciente de que o acesso e a análise dos dados brutos do controlador da turbina de alta frequência dos dois locais forneceriam uma visão muito mais clara do desempenho, da integridade e da eficiência dos ativos. Com o objetivo de aproveitar os benefícios do acesso a esse tipo de dados para aumentar o valor para o proprietário, a NAES contratou a Anemo Analytics.

O trabalho

Ao combinar a competência no domínio da engenharia de turbinas eólicas com modelos analíticos avançados baseados na física, a Anemo Analytics realizou uma verificação completa da integridade do diagnóstico de todas as 132 turbinas nos locais, utilizando os dados brutos do controlador de alta frequência existentes nas turbinas. Não foram necessárias campanhas de medição dedicadas ou hardware adicional nas turbinas.

A verificação da integridade revelou várias configurações de parâmetros do controlador da turbina que poderiam ser otimizadas. Também identificou desequilíbrios significativos no rotor de passo único e desequilíbrios de massa que precisam de correção para gerenciar as cargas de fadiga e as taxas de falha dos principais componentes mecânicos.

É importante observar que as calibrações de passo originais são feitas com base no pressuposto de que cada pá de turbina é idêntica. No entanto, o processo de fabricação da pá não é preciso o suficiente para garantir isso e outros fatores, como a queda de geradores de vórtice, também podem influenciar o desempenho de cada pá. Além disso, o desgaste operacional padrão dificulta o balanceamento adequado das pás, pois os técnicos ficam com marcadores mecânicos imprecisos para o procedimento de alinhamento anual. Nesse caso, o resultado foi uma elevação desequilibrada, causando vibração no trem de força e possíveis danos a várias turbinas no local.

Os técnicos da Anemo prepararam um relatório detalhado de suas descobertas, completo com recomendações para cada subsistema, componente e problema de sensor em cada turbina. Embora algumas correções pudessem ser feitas remotamente, a Anemo também forneceu aos técnicos da NAES no local as correções de campo que poderiam ser feitas para melhorar ainda mais o desempenho da turbina. O relatório também mostrou como esses processos poderiam ser incluídos na programação anual de serviços.

Depois que as configurações de parâmetros foram otimizadas e as calibrações de passo foram concluídas, uma nova linha de base de desempenho mais saudável foi estabelecida para cada turbina. Em seguida, foram explorados outros aprimoramentos de desempenho, incluindo a resolução do desempenho aerodinâmico insuficiente, a atenuação da sobrecarga de guinada, a identificação de vazamentos na vedação do cilindro hidráulico de inclinação e instalações incompletas do kit de atualização da curva de potência, ou seja, geradores de vórtice ausentes.

Resultados

De acordo com as recomendações da Anemo, a NAES implementou uma correção de inclinação ideal para três pás a fim de equilibrar as diferenças na aerodinâmica das pás e as cargas excessivas. Os ajustes feitos a partir do relatório inicial de verificação de integridade resultaram na redução das cargas de fadiga da turbina, o que, por sua vez, reduziu as taxas de falha de componentes e aumentou a vida útil dos ativos. Os aprimoramentos de desempenho recomendados não só resultaram no aumento da produção anual de energia devido à resolução do problema de rendimento abaixo do esperado, mas também garantiram que não houvesse perda de produção devido a uma possível paralisação da turbina.

Os aprimoramentos de desempenho recomendados resultaram em uma produção adicional de 6.000 MWh em 12 meses, gerando aproximadamente US$ 360.000 em receita adicional.

O sucesso do projeto inicial fez com que a NAES implantasse a solução da Anemo de forma contínua, com a equipe agora recebendo recomendações contínuas de otimização de ativos, operação e manutenção em tempo real.