エネルギー技術：Renewablesのためのロボット工学

レムスAUVは、Corran Narrowsに配備されています。 MarynSolの写真。

Gwynt Y Mor風力発電所。 Rovcoの写真。

IslayのSoundでADCP作業に使用されているASV GlobalのC-Cat 3。 MarynSolの写真。 IslayのSoundでADCP作業に使用されているASV GlobalのC-Cat 3。 MarynSolの写真。

IslayのSoundでADCP作業に使用されているASV GlobalのC-Cat 3。 MarynSolの写真。

Islay Sound ADCPデータ。 MarynSolの画像

Rovcoはウィンドファーム調査でROVを開始します。 Rovcoの写真。

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オフショア再生可能エネルギー艦隊の世界的な艦隊が増加するにつれて、ロボティクスおよび自律システムを使用して、コストを削減し、操業および保守作業の効率および安全性を高める方法もまた増加する。 Elaine Maslinが報告する。

ロボティクスと自律システムは、現代の生活の多くの領域に移行しています。電話機から自動車システム、そして現在オフショアのエネルギー再生可能なプロジェクトに至るまで、それらを避けることは困難になっています。
どちらも、人間の関与なしに、操作コストを削減し、より信頼性の高い反復可能なデータを生成する方法として、鈍い、汚い、または危険な作業を行うためのツールと見なされます。
海洋再生可能エネルギーは、この分野のイノベーションのために、特に人為的な活動であり、アクセスの問題によって波の上と下にある操作と保守（O＆M）の周りに熟した空間と見なされます。
HOME海底ケーブル検査のための遠隔自律検査技術に取り組む大学のコンソーシアムであるOffshore O＆Mの費用の80〜90％はアクセス要件によって生成され、海底探査は遅くてコストがかかることがあり、多くの場合、エラーの大きなマージンを伴う手動の目視検査が含まれます。
Offshore Wind Accelerator（OWA）によると、厳しい海洋環境に起因してインストールされたモノファイル基盤（主に2012年以前に設置された構造物）の約35〜40％を占めるグラウンド付き共同問題を含むいくつかの検査ニーズは予期されていなかった。 9人のオフショア風力開発者によって支援されたCarbon Trustプロジェクト。 2012年以降に建設された構造物の多くには性能監視が必要ですが、溶接ノードを使用して構築されたジャケットなどの新しい設計も検査上の課題をもたらすとOWAは述べています。
さらに、海底電力ケーブルの故障モードの現在の70％は現場で監視することができず、正確な健康監視を阻害すると、HOME Offshoreグループは述べています。 「自律型水中用車両や高度なソナー技術などの技術を統合することにより、これらの海底資産の状態を新たに把握することができます」とHeriot-Watt大学のSmart Systems GroupのDavid Flynn博士は述べています。 HOME Offshoreグループの
取り組むべき大きな市場があるだろう。胴体であるWindEuropeによると、2017年に約3.1GWの新しい海上風力発電設備が欧州に設置され、2016年に設置された容量の2倍の規模となりました。 2020年までに、WindEuropeは、25GWの総欧州沖合風力容量とそれに付随するすべてのインフラストラクチャーを期待しています。
HOMEオフショアでは、オフショア風力発電所の遠隔検査と資産管理の利用と沿岸へのそれらの接続は、英国の2025年までに年間20億ポンド相当の産業になると見積もっています。英国のオフショア再生可能エネルギー（ORE）Catapultは、遠隔操作を使用することで20-40％の節約が可能であると考えています。

表面
オフショア再生可能エネルギー（ORE）カタパルトのセム・リード、ウェーブ・タイド・エネルギー、サイモン・チーズマン（Simon Cheeseman）は、オール・エネルギー・カンファレンス（All Energy conference）に、無人の表面容器（USV） 5月初旬にグラスゴーで開催されました。 「USVを使用して小規模なスペアを稼働させることができます。それは（USV）広い天気の窓で動作することができる、誰もが空腹になると、ケーブル監視とセキュリティのために、単一の多目的プラットフォーム上に他のセンサーを置くことができます。これまで考えられていなかった他のものを可能にするかもしれない」
ASV Global（自律船会社）によると、海上風力発電事業費の60％は船舶に関連している。 Windproarm Autonomous Ship Project（WASP）と呼ばれる英国の革新的な英国の支援を受けた18ヶ月のプロジェクトは、オフショア風力発電所の維持管理にUSVを使用するために何が必要かを検討しています。 WASPは、SeaRoc Group、Houlder、およびPlymouth大学と共同で、ORE Catapultと提携してASV Globalによって率いられています。このグループはヨークシャー沖の140kmのHornsea Oneオフショア風力発電所に関連するユースケースについて、Ørsted（以前はDong Energy）と協力しています。
表面と海底の両方の自律システムの技術課題の中には、ナビゲート、障害回避、自己診断と復旧、および自律システムの有人海上調整システムへの統合が含まれているとCheesemanは述べています。トランスやサブステーションの損傷や自律システムに関する社会の懸念を引き起こす可能性のあるデータセキュリティやハッキングについても懸念があります。
しかし、USVとAUVは、調査作業の一部としてオフショア再生可能エネルギーで既に使用されています。エジンバラに拠点を置くMarynSolは、潮汐システムの迅速な調査、妥当性調査や潮汐エネルギーサイトのアレイ設計を支援するためにUSVを使用してきました。
同社のディレクターであるJonathan Evans博士はAll Energyに対し、センサーパッケージとMarynSolのSeaSmartソフトウェアを搭載したRemusのようなASV Global's C-Catや自律型水中乗り物（AUV）などのUSVを使用すると、観察と自動化された処理と報告。
「測量プラットフォームとしてのロボット式海洋車両の使用は、乗組員のコスト、リスク、物理的持久力によってもたらされる制限を軽減します」と彼は言います。 「データ処理を自動化することで、手作業でデータを処理/処理する際のコストやエラーのリスクが軽減されます。
従来の手法では、静的なADCPが船上で使用され、通常は単一の場所（またはあなたが非常に幸運な場合は2つまたは3つ）、少なくとも1つの月の月、1週間（またはそれ以上）の後処理レポートを、アレイサイト全体で直接観測することなく、単一の場所で領域シミュレーションモデルを検証することしかできません。
海洋ロボット車両（AUVまたはUSV）上のSeaSmartおよびモバイルADCPを使用することは、潜在的なアレイサイト全体をカバーすることができることを意味する。 「短期間（3〜4日）に特定の潮位を目標とすることができます」とEvans氏は言います。 「大規模なモデル検証と迅速な結果を提供するために、データの高度な自動化された後処理が行われています。通常は1時間以内で追加の即時追跡測定が容易になります。
4月下旬、MarynSolは、Islay North ChannelのサウンドでC-Cat3を使用しました。それは、音の周りに繰り返し脚を走らせ、その後、データは積み重ねられ、スライスされ、ビデオが生成された。エバンスは、水深が3~4m / secのところで、水深を越えて流れ、いくつかの場所では、興味深い剪断プロファイルを示しています。

視覚化
オフショア再生可能エネルギーを評価するために、海底車両がサポートする海底の可視化技術に焦点を当てたプロジェクトが数多くあります。 OWAプロジェクトでは、Kraken Roboticsが基盤についてのSeaVision 3D RGB水中レーザーイメージングシステムをデモンストレーションします。構築されたポイントクラウドモデルとして作成する高解像度カメラとレーザーを組み込んだ初期システムは、ROVやAUVなどの水中ロボットプラットフォームに展開するために設計されました。
ORE Catapultのサポートを受けている他のプロジェクトでは、ブリストルに本拠を置くRovcoに、人工知能駆動ソフトウェアの支援を受けて海底の風の基礎を画像化して検査コストを80％削減する、海底ロボットシステムによる3D視覚化技術を使用する予定です。システムは、英国北東部のブライスにあるOREカタパルト国立再生可能エネルギーセンターで完全な試験と検証に移っていました。
グラウト
モノパイルおよびジャケットのグラウトおよび溶接欠陥に関する問題に対処するため、OWAはOceaneeringを含むいくつかの海底技術開発者を支援しています。米国に本拠を置く同社は、ジャケット基礎溶接検査技術の開発を支援する2社のうちの1社です。 Oceaneeringは、ジャケット構造に取り付けられ、ノード溶接の詳細なスキャンを実行するツールを提供しています。一方、Kraken RoboticsはROVに展開可能なレーザーイメージングデバイスを開発しました。このデバイスは、よりターゲットを絞ったOceaneeringツールを使用する前に欠陥の位置を見つけることができます。
同じプロジェクトの一環として、UniperとNext Geosolutionsはモノセイルとグラウトの海底探査技術を開発しています。英国地質調査所と協力して、Uniperはグラウトの厚さの波長で低周波超音波検査を行うツールを提供しました。超音波からのスペクトル反射は、グラウト内のギャップまたは解散を示すと解釈することができる。
次に、HydrasunとAshteadのコンソーシアムの一員であるGeosolutionsは、ボトルの鼻のイルカに触発された広帯域ソナー検査を用いて海底グラウト検査を行うためのツールも開発しています。これにより、ジャケット鋼部品間のグラウト状態が検査されます。 OWAでサポートされているすべての技術のオフショア試験は、この夏/秋の2018年に予定されています。

海底ケーブル
海底ケーブルの監視はより困難な作業です。ほとんどのオフショアウインドファームは浅瀬で、海岸に比較的近いところに建設されていますが、視界は悪く、しばしば強い流れがあります。電源ケーブルは、通常、砂、泥またはシルトによって埋設または覆われており、伝統的な方法による調査に挑戦しています。北海南部の砂浜は夜間にも劇的に変化します。
AUVはこの開発の重要なツールとなりうる。 ORE Catapultによると、AUVを使用するオフショア風力発電事業者は、LCOE（Levelized Cost of Energy）を0.8％削減することができます。 400MWの代表的なオフショア風力発電所のこのコスト削減を適用すると、0.8％のLCOE削減は年間160万ポンドのコスト削減をもたらすと同社は述べています。この25年間で、現在の11GWの欧州の設備容量を超えて、それは11億ポンドに相当する可能性がある。
このスペースのプロジェクトの1つは、ダーリントンに拠点を置くModus Seabed Interventionの常駐AUVドッキングステーションプロジェクトです（MTR：2018年5月参照）。これはOREカタパルトでサポートされています。これは、支援船によって支援される必要がなく、オフショア風力発電の海底インフラを調査し検査するために、車両を現場に残すことを目指しています。

新しいフロンティア
新しいフロンティアがオフショアの再生可能な空間で開かれるにつれ、検査の機会はさらに開放されます。今日、操業パイロットのオフショア風力発電所は1つしかありませんが、StatoilのHywind公園はスコットランドのPeterheadに5基の風力発電機を搭載しています。船体、係留ライン、アンカー、およびケーブルを含む固定式ボトム風力タービンよりも多くの海底部品が使用されているため、潜在的にはもっと多くの作業が必要です。
事実、Oceaneering International Servicesは、カーボン・トラスト主導の浮遊風力発電業界パートナーシップ（JIP）調査の研究者として最近選定され、浮遊風力プロジェクトの監視および検査の要件を評価しました。
オフショア再生可能エネルギーはO＆M宇宙の新興市場です。より多くの施設が建設されるにつれて、その運用と保守の一環としてロボットシステムと自律システムを使用するケースが増えます。