Il mondo moderno dipende dalla fornitura regolare di servizi vitali come l'energia, trasporto, telecomunicazioni, cibo, acqua e sanità. Ma i sistemi alla base di questi settori sono sempre più complessi e interdipendenti, interagiscono su scala globale, il che li rende suscettibili a guasti potenzialmente catastrofici quando sono sotto stress.

Il recente blackout nel Regno Unito è un buon esempio. Sebbene relativamente breve, questa interruzione, causata dal guasto simultaneo di due generatori, un impianto a gas a Barford e il parco eolico offshore di Hornsea hanno lasciato quasi 1 milione di persone in Inghilterra e Galles senza elettricità e ha causato un'interruzione del traffico diffusa.

In Sud America, 48 milioni di persone sono rimaste senza elettricità a giugno dopo che violenti temporali hanno messo fuori uso la rete. Negli Stati Uniti, la società California Utility sta ricorrendo a blackout durante i periodi ad alto rischio per prevenire gli incendi dopo la recente perdita di vite umane, suggerendo che l'infrastruttura elettrica obsoleta sia stata la causa degli incendi.

Fornitura di energia per il futuro

Questi eventi si sono verificati sullo sfondo degli inevitabili cambiamenti nell'approvvigionamento energetico, che richiedono cambiamenti nel modo in cui i sistemi sono monitorati e gestiti. All'inizio di quest'anno il governo del Regno Unito ha annunciato i suoi piani per una rivoluzione nell'energia eolica offshore che mira a fornire un terzo di tutta l'elettricità del Regno Unito entro il 2030.

Questi nuovi parchi eolici offshore saranno costituiti da turbine eoliche più grandi più al largo e generatori da 10-12 MW, e contribuirà in modo significativo al mix energetico del Regno Unito. Attraverso questo accordo, l'industria eolica offshore prevede di quasi quadruplicare la nostra capacità di generazione di energia eolica da 7,9 gigawatt ad almeno 30 GW entro il 2030.

Il Regno Unito è già in prima linea nell'eolico offshore, con più capacità di qualsiasi altro paese, alcuni dei più grandi parchi eolici offshore e delle turbine più potenti. Ancora, come hanno dimostrato gli eventi recenti, perdere solo due generatori contemporaneamente può causare interruzioni significative. Ciò sottolinea quanto questo sviluppo richieda nuove tecniche per la gestione della vita, monitoraggio e controllo degli asset eolici offshore. Mostra anche la necessità di nuove tecniche di "risposta dal lato della domanda", ovvero, modi di utilizzare l'elettricità in modo intelligente durante i periodi di forte domanda.

I ricercatori in una varietà di discipline hanno un ruolo importante da svolgere nel sostenere questa visione. Siamo il capo accademico per il più grande progetto di integrazione di sistemi e sistemi energetici del Regno Unito, chiamato Reflex (flessibilità reattiva).

Questo cerca di esplorare come possiamo creare un resiliente, infrastrutture energetiche sostenibili e a basse emissioni di carbonio che supportino i servizi vitali della società. Per connettere la generazione rinnovabile offshore alla rete continentale, abbiamo bisogno di una costosa rete di cavi elettrici sottomarini. Per esempio, il progetto NorthConnect ad alta tensione in corrente continua (HVDC) ha richiesto un investimento di oltre 1,2 miliardi di sterline per un singolo cavo di alimentazione sottomarino. Chiaramente, la spesa di queste risorse limita la nostra capacità di tenere conto di elementi spesso presenti nelle reti elettriche, come l'installazione di cavi di backup in caso di guasto del collegamento di alimentazione principale.

Quindi, come possiamo salvaguardare la nostra infrastruttura energetica con così tanta enfasi sull'eolico offshore? Crediamo che la soluzione implicherà una partnership tra persone, Intelligenza artificiale e robotica. Abbiamo bisogno della robotica per migliorare la nostra capacità di monitorare e mantenere queste risorse che in futuro saranno raggiunte attraverso una persistente autonomia.

Operazioni sottomarine

Ciò significa che i robot vengono lasciati in loco con la capacità di monitorare e mantenere se stessi e i parchi eolici offshore. Con livelli di dati senza precedenti provenienti da una varietà di fonti come i sistemi di monitoraggio strutturale, sistemi di supervisione e acquisizione dati (SCADA), monitoraggio ambientale e così via, la necessità di un'IA avanzata per supportare il processo decisionale operativo critico è vitale.

In questa situazione, gli esseri umani verrebbero semplicemente sopraffatti dal volume di dati e informazioni a loro disposizione. Ma le persone che lavoreranno in tandem con robot e assistenti di intelligenza artificiale saranno una caratteristica fondamentale del modo in cui gestiamo la nostra futura infrastruttura offshore durante questa transizione verso un approvvigionamento energetico dominato dal vento.

Un esempio di come lo stiamo facendo si riferisce alla nostra ricerca nel sonar a bassa frequenza ispirato ai delfini per supportare i veicoli subacquei autonomi (AUV) nella valutazione dell'integrità dell'energia sottomarina. L'AUV elimina la necessità di schierare subacquei umani in questo ambiente pericoloso, e l'analisi del sonar a bassa frequenza fornisce misurazioni critiche che completano l'assistente AI a terra, in modo da poter prevedere con precisione le condizioni del cavo di alimentazione.

In futuro prevediamo un'ampia integrazione di stazioni di attracco sottomarini e centri di comando e controllo galleggianti, dove la sicurezza della nostra infrastruttura di turbine eoliche sottomarine e di superficie è mantenuta da piattaforme robotiche di pattugliamento in grado di ispezione e riparazione.

L'intelligenza artificiale e la robotica sono progredite in modo significativo negli ultimi anni e, in collaborazione con gli operatori umani, possono consentirci di essere più reattivi in ​​modo da poterci adattare a eventi rari come condizioni meteorologiche estreme o la minaccia di sabotaggio o interferenze ai cavi sottomarini. La sfida sarà nel modo in cui gestiamo in modo intelligente queste risorse remote per contenere i costi e le luci accese.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.