Windpark Optimierung durch innovative Messtechnik & KI
Gewinnerlösung
Windpark Optimierung durch innovative Messtechnik & KI
Die Windenergie gewinnt stetig an Bedeutung, die Effizienz der einzelnen Windkraftanlagen (WKA) bzw. Windparks sind jedoch noch nicht ausgeschöpft und bieten daher die Möglichkeit, die Energiegewinnung aus der Windkraft zu maximieren. Um dieses Ziel zu erreichen, benötigt es ein Gesamtkonzept angefangen von der Verwertung existierender Daten, einer innovativen Messtechnik bis hin zur intelligenten Datenauswertung. Um alle Komponenten abdecken zu können, besteht die Bietergemeinschaft aus:
- AERO digital insights GmbH, die eine neuartige Messmethode zur Bestimmung von Windgeschwindigkeit und Windrichtung an WKAs entwickelt hat.
- craftworks GmbH, einem Anbieter von digitalen Produkten und künstlicher Intelligenz für industrielle Anwendungen.
Das Gesamtkonzept besteht im wesentlichen aus zwei Komponenten:
1. Einer innovativen Messtechnik, die die Windgeschwindigkeiten direkt am Spinner vornimmt und so genauere Messungen erzielt.
2. Maschineller Datenauswertung, bei der sowohl aus historischen Datenbestand als auch aus den Daten der neuen Messtechnik wichtige Rückschlüsse gezogen werden, die sowohl die Effizienz einzelner WKAs als auch eines Windparks steigern kann.
Das Projekt soll in 3 Phasen unterteilt werden:
1. In der ersten Phase werden die historischen Daten der WKAs und des Windparks analysiert und ausgewertet.
Gleichzeitig werden die neuen Sensoren der AERO DI an einem ausgewählten Teilbereich des Windparks platziert.
2. In der nächsten Phase wird die Energie Generierung durch ein neuronales Netz modelliert. Dabei werden die komplexen Zusammenhänge von Windstärke, Windeinfallswinkel, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit, Temperatur, Gondelausrichtung, Pitchwinkel, Rotorwinkel und der Generatorleistung durch Maschinelles Lernen erlernt. Außerdem werden die ersten aufgenommenen Sensordaten ausgewertet.
Während Phase 2 werden zusätzliche WKAs mit neuer Sensorik ausgestattet.
3. Die durch die neue Sensorik gewonnenen Daten werden in das Modell aus Phase 2 zusätzlich mit eingebunden. Dadurch können alle dort gewonnenen Ergebnisse nochmals stark verbessert werden.
Des Weiteren wird die Verbesserung durch Vergleich der erzeugten Energie zwischen bisherigem Modell und Modell mit zusätzlichen neuen Sensordaten untersucht werden. Basierend auf diesen Ergebnissen kann nun der gesamte Windpark mit der neuen Sensorik ausgestattet werden, falls dies notwendig ist.
In dem Dokument im Anhang finden Sie genauere Informationen zu der Messtechnik, der intelligenten Datenauswertung sowie dem Vorgehen bei dem Projekt.
- AERO digital insights GmbH, die eine neuartige Messmethode zur Bestimmung von Windgeschwindigkeit und Windrichtung an WKAs entwickelt hat.
- craftworks GmbH, einem Anbieter von digitalen Produkten und künstlicher Intelligenz für industrielle Anwendungen.
Das Gesamtkonzept besteht im wesentlichen aus zwei Komponenten:
1. Einer innovativen Messtechnik, die die Windgeschwindigkeiten direkt am Spinner vornimmt und so genauere Messungen erzielt.
2. Maschineller Datenauswertung, bei der sowohl aus historischen Datenbestand als auch aus den Daten der neuen Messtechnik wichtige Rückschlüsse gezogen werden, die sowohl die Effizienz einzelner WKAs als auch eines Windparks steigern kann.
Das Projekt soll in 3 Phasen unterteilt werden:
1. In der ersten Phase werden die historischen Daten der WKAs und des Windparks analysiert und ausgewertet.
Gleichzeitig werden die neuen Sensoren der AERO DI an einem ausgewählten Teilbereich des Windparks platziert.
2. In der nächsten Phase wird die Energie Generierung durch ein neuronales Netz modelliert. Dabei werden die komplexen Zusammenhänge von Windstärke, Windeinfallswinkel, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit, Temperatur, Gondelausrichtung, Pitchwinkel, Rotorwinkel und der Generatorleistung durch Maschinelles Lernen erlernt. Außerdem werden die ersten aufgenommenen Sensordaten ausgewertet.
Während Phase 2 werden zusätzliche WKAs mit neuer Sensorik ausgestattet.
3. Die durch die neue Sensorik gewonnenen Daten werden in das Modell aus Phase 2 zusätzlich mit eingebunden. Dadurch können alle dort gewonnenen Ergebnisse nochmals stark verbessert werden.
Des Weiteren wird die Verbesserung durch Vergleich der erzeugten Energie zwischen bisherigem Modell und Modell mit zusätzlichen neuen Sensordaten untersucht werden. Basierend auf diesen Ergebnissen kann nun der gesamte Windpark mit der neuen Sensorik ausgestattet werden, falls dies notwendig ist.
In dem Dokument im Anhang finden Sie genauere Informationen zu der Messtechnik, der intelligenten Datenauswertung sowie dem Vorgehen bei dem Projekt.
Mehrwert
Der Mehrwert gliedert sich in zwei wesentliche Komponenten:
Zum einen an der Konstellation der Bietergemeinschaft, die alle für das Projekt notwendigen Kompetenzen abdeckt: AERO DI weist durch das einschlägige Know-How der Gesellschafter das notwendige Domänenwissen im Bereich der Windenergie auf und hat dieses Wissen in ein neuartiges Messkonzept einfließen lassen. craftworks weist mit seinem Team langjährige Erfahrung im Bereich maschinelles Lernen bei industriellen Anwendungen auf, die vielfach zu Effizienzsteigerung und Ressourcenschonung beigetragen haben.
Zum anderen liefert die vorgeschlagene gesamtheitliche Lösung innovative Ansätze, die wichtigsten Vorteile werden im Weiteren aufgelistet:
- Verwendung der bereits bestehenden historischen Daten für Trendanalysen, dessen Erkenntnisse bereits verwendet werden können für zB bessere Ausrichtung des Windrades
- Innovative Sensorik und Messtechnik, die durch die Positionierung am Spinner eine genauere Messung im Vergleich zu herkömmlichen Technologien wie LIDAR ermöglichen
- Kombination der bestehenden Daten und der neuen Sensorik zur Simulation steuerbarer Parameter, um die Energiegewinnung zu maximieren
- Vorhersage über erzeugte Energie und Vorhersage zu möglichen Problemen an der Anlage (Predictive Maintenance)
Zum einen an der Konstellation der Bietergemeinschaft, die alle für das Projekt notwendigen Kompetenzen abdeckt: AERO DI weist durch das einschlägige Know-How der Gesellschafter das notwendige Domänenwissen im Bereich der Windenergie auf und hat dieses Wissen in ein neuartiges Messkonzept einfließen lassen. craftworks weist mit seinem Team langjährige Erfahrung im Bereich maschinelles Lernen bei industriellen Anwendungen auf, die vielfach zu Effizienzsteigerung und Ressourcenschonung beigetragen haben.
Zum anderen liefert die vorgeschlagene gesamtheitliche Lösung innovative Ansätze, die wichtigsten Vorteile werden im Weiteren aufgelistet:
- Verwendung der bereits bestehenden historischen Daten für Trendanalysen, dessen Erkenntnisse bereits verwendet werden können für zB bessere Ausrichtung des Windrades
- Innovative Sensorik und Messtechnik, die durch die Positionierung am Spinner eine genauere Messung im Vergleich zu herkömmlichen Technologien wie LIDAR ermöglichen
- Kombination der bestehenden Daten und der neuen Sensorik zur Simulation steuerbarer Parameter, um die Energiegewinnung zu maximieren
- Vorhersage über erzeugte Energie und Vorhersage zu möglichen Problemen an der Anlage (Predictive Maintenance)
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