Naučnici iz Argona koriste moć veštačke inteligencije da transformišu održavanje sredstava energetske mreže, pomažući američkim elektroenergetskim kompanijama da identifikuju i reše probleme pre nego što se pojave.
Potreba Amerike za strujom nikada nije bila veća, i nastavlja da raste – nedavne prijave Federalnoj regulatornoj komisiji za energiju pokazuju da planeri mreže očekuju da će potražnja porasti za skoro 5% u narednih pet godina. Da bi zadovoljile energetske potrebe budućnosti, energetske kompanije moraju da dovedu nova postrojenja na mrežu uz održavanje postojeće infrastrukture.
Obnovljivi izvori energije — kao što su vetar, solarna i hidroenergija — igraće sve veću ulogu. SAD imaju za cilj da 2050. godine proizvedu 44% svoje energije iz obnovljivih izvora, što je više nego udvostručilo snagu koju trenutno proizvode ove nove tehnologije.
Očekuje se da će solarna energija obezbediti 22% naše energije, dok još 14% dolazi od vetra. Integracija ovih novih izvora energije u mrežu će uključivati instalaciju stotina miliona pretvarača, koji će svi morati da se održavaju.
U međuvremenu, delovi postojeće mreže su stari i počinju da propadaju. Prosečna starost hidroenergetskih objekata u SAD je više od 70 godina. Mnogi su pri kraju svog radnog veka i zahtevaju opsežne inspekcije i održavanje. Stanje američkih dalekovoda, mreža isporuke i gasovoda je još više zabrinjavajuće. Američko društvo građevinskih inženjera dalo je ovim sistemima ocenu C- 2021. godine.
Praćenje i održavanje zdravlja ovog raznolikog skupa energetskih sredstava različite starosti je od ključnog značaja za osiguranje pouzdanosti i sigurnosti naše električne mreže. Međutim, elektroprivrede možda neće znati da postoji problem sa njihovom opremom dok se nešto ne pokvari.
Istraživači iz Nacionalne laboratorije Argonne Ministarstva za energetiku Sjedinjenih Država učestvuju u rešavanju ove potrebe. Blisko sarađujući sa energetskim kompanijama širom energetskog sektora, od zastarelih hidroelektrana do velikih solarnih instalacija, oni preoblikuju način na koji kompanije pristupaju održavanju nacionalne energetske infrastrukture i čistih energetskih sredstava.
Koristeći najnoviju tehnologiju veštačke inteligencije (AI), istraživači iz Argonnea razvili su softver sa AI koji bi mogao da predvidi kada će komponente mreže otkazati. Sistem analizira ogromne količine informacija koje kompanije za energiju prikupljaju od senzora instaliranih širom mreže, stvarajući prediktivni model koji predviđa habanje tokom vremena. Na kraju, softver bi mogao da preporuči kada treba popraviti ili zameniti delove pre nego što se pojave problemi.
„Kompanije žele da znaju zdravlje svoje imovine“, rekao je Feng Kiu, šef grupe za napredno modeliranje mreže u Argonneu, koji je vodio ovo istraživanje. „Naši prognostički modeli koji koriste informacije o praćenju stanja mogu im reći koliko je korisno preostalo vreme njihove opreme – koliko je godina, meseci i nedelja preostalo.
Shijia Zhao, naučnik energetskih sistema u Argonneu koji je odigrao ključnu ulogu u istraživanju, objašnjava da njihov pristup prevazilazi tradicionalne strategije reaktivnog održavanja. „Umesto da čekamo da se oprema pokvari, koristimo veštačku inteligenciju da proaktivno identifikujemo potencijalne probleme i planiramo održavanje tačno na vreme, štedeći i vreme i novac energetskim kompanijama.
U srcu ovog inovativnog pristupa je mogućnost procene zdravlja infrastrukture i sredstava, predviđanja rizika od otkaza i prilagođavanja odluka o održavanju na osnovu trenutnih podataka iz stvarnog sveta. Prelaskom sa laboratorijskih modela na podatke prikupljene sa terena, istraživači iz Argona su pokazali koliko ova tehnologija može biti korisna dobavljačima energije.
U jednom projektu o solarnim inverterima, tim je pokazao da potencijalno može smanjiti ukupne troškove održavanja za 43%–56%, nepotrebne posete posade za 60%–66% i povećati profit za 3%–4%.
„Naš cilj je da opremimo dobavljače energije sa alatima koji su im potrebni da osiguraju pouzdanu i otpornu mrežu u godinama koje dolaze“, rekao je Ćiu. „Sa ovom tehnologijom, kompanije mogu doneti informisane odluke o tome kada i kako da poprave ili zamene opremu, čime se na kraju povećava ukupna efikasnost, bezbednost i pouzdanost američke energetske infrastrukture.
Prednosti ovog istraživanja sežu daleko od uštede troškova i povećanja efikasnosti. Minimiziranjem zastoja i rešavanjem problema održavanja pre nego što oni eskaliraju, dobavljači energije mogu da poboljšaju pouzdanost i otpornost mreže, ključne faktore u eri sve veće potražnje za energijom i energetskog pejzaža koji se razvija.
Snaga i obim modela predviđanja i optimizacije sa omogućenom veštačkom inteligencijom znači da oni mogu da optimizuju održavanje na nivou mreže. „Ovo je od ključne važnosti da vam svetla budu upaljena“, rekao je Ćiu.
Gledajući holistički na električnu mrežu — od elektrana do dalekovoda — modeli mogu predvideti kvarove u celoj mreži koja proizvodi i prenosi električnu energiju od mesta gde se proizvodi do mesta gde se troši.
U SAD postoji više od 240.000 visokonaponskih dalekovoda i 50 miliona transformatora. Većina velikih i skupih transformatora je pri kraju svog životnog veka. Oko 70% je u službi 25 ili više godina. Povećano opterećenje i nestabilna integracija obnovljive energije guraju zastarelu električnu mrežu do krajnjih granica.
Zbog toga Argonne pruža operaterima ovaj alat za upravljanje zdravljem imovine. Ovo će pomoći da se osigura buduća pouzdanost i sigurnost naše električne mreže. Ali to će takođe izjednačiti uslove, pružajući malim energetskim kompanijama istu najsavremeniju tehnologiju kao i velike korporacije.
Kiuov tim brzo primećuje da ovo istraživanje ne bi bilo moguće bez bliske saradnje sa njihovim partnerima u energetskoj industriji. Njihova duga lista partnera uključuje elektroenergetske kompanije, kao i predstavnike iz oblasti hidroenergije, solarne energije i energije talasa, kao i akademske zajednice kao što su Vaine State Universiti i Iova State Universiti.
„Naše istraživanje predstavlja zajednički napor između naučnika, inženjera i industrijskih partnera“, primetio je Zhao. „Zajedno pokrećemo pozitivne promene i oblikujemo budućnost održavanja energetske mreže.“
