Nhật Bản ứng dụng AI và robot trong bảo trì hệ thống năng lượng gió

Một doanh nghiệp startup Nhật Bản đã kết hợp robot và trí tuệ nhân tạo (AI) để tạo ra mô hình bảo trì tua-bin gió mang tính đột phá.

Sự phát triển mạnh mẽ của năng lượng gió trên toàn cầu đang đặt ra nhu cầu cấp thiết về những phương thức bảo trì an toàn, hiệu quả và bền vững.

Theo dự báo đến năm 2030, công suất điện gió lắp đặt sẽ tăng 300% với hệ thống trên bờ và 1.000% đối với điện gió ngoài khơi, so với mức của năm 2020.

Tuy nhiên, sự gia tăng nhanh chóng về số lượng và kích thước tua-bin kéo theo nhiều thách thức. Những tổn hại nhỏ trên cánh quạt cũng có thể làm giảm hiệu suất, thậm chí gây nguy cơ mất an toàn. Việc kiểm tra và sửa chữa hiện nay chủ yếu do kỹ thuật viên thực hiện, thường ở độ cao lớn, tiềm ẩn rủi ro và chi phí cao.

Tình trạng thiếu nhân lực và chi phí nhân công leo thang càng khiến hoạt động bảo trì trở nên khó khăn hơn.

Để giải quyết bài toán này, công ty LEBO Robotics, doanh nghiệp Nhật Bản được thành lập từ năm 2018, đã phát triển hệ thống robot bảo trì tua-bin gió đầu tiên trên thế giới. Dù châu Âu cũng đang tập trung nghiên cứu robot kiểm tra và sửa chữa trong lĩnh vực điện gió, nhưng rất ít dự án đạt tới giai đoạn thương mại hóa.

Ông Hamamura Keitaro, CEO của LEBO Robotics cho biết: Lượng tổn thất tích tụ trên cánh quạt chỉ trong 3 - 5 năm có thể làm giảm công suất phát điện từ 3% đến 10%.

“Ở Nhật Bản, Mỹ và châu Âu, nơi chi phí nhân công cao, việc sử dụng robot giúp xử lý nhanh tổn thất công suất và duy trì trạng thái tối ưu cho thiết bị, mang lại lợi ích lớn cho doanh nghiệp vận hành,” ông Hamamura Keitaro nói.

Giải pháp “trọn gói” cho năng lượng gió

Nhằm đưa ra các kế hoạch bảo trì tuabin gió tối ưu, công ty hiện cung cấp 3 nhóm dịch vụ tích hợp: Kiểm tra và bảo trì cánh quạt bằng robot chuyên dụng, phân tích hình ảnh bằng AI từ camera mặt đất và thiết bị bay không người lái (drone), phát triển và triển khai các sản phẩm hóa học như sơn và chất kết dính.

Quy trình bắt đầu bằng việc kiểm tra: AI sẽ phân tích hình ảnh chụp từ camera độ phân giải cao với ống kính tele đặt dưới mặt đất hoặc từ drone.

Các hư hại được đánh giá theo thang đo 4 cấp độ. LEBO Robotics cũng triển khai một robot kiểm tra do nội bộ phát triển để rà soát bất kỳ sự bất thường nào trong khả năng dẫn sét của từng tuabin.

Robot kiểm tra được điều khiển từ mặt đất sẽ di chuyển dọc theo cánh tuabin để kiểm tra tính thông mạch của hệ thống dẫn sét.

Nếu phát hiện hư hỏng cần sửa chữa, một robot chuyên dụng được trang bị máy quét và camera sẽ được triển khai. Hình ảnh thu được sẽ được chuyển đổi thành dữ liệu, từ đó thông tin về vị trí, loại và mức độ của từng vết hư hại được tổng hợp lại.

Robot có thể thực hiện trọn quy trình sửa chữa - từ mài, trét keo, đánh bóng đến sơn phủ, đồng thời thực hiện các phép đo và phân tích độ lệch bề mặt theo thời gian thực. So với phương pháp thủ công, thời gian đánh bóng giảm một nửa và thời gian sơn giảm tới hai phần ba.

Hiện tại, công việc được thực hiện bởi một người điều khiển từ mặt đất thông qua điều khiển từ xa, nhưng trong vài năm tới, LEBO Robotics dự kiến sẽ cung cấp các robot hoàn toàn tự động. Mục tiêu dài hạn hơn là phát triển một robot đơn lẻ có thể thực hiện cả hai chức năng kiểm tra và bảo trì.

Kỹ thuật viên điều khiển robot từ xa để khắc phục hư hại trên cánh tuabin.(Nguồn: JAPANGOV)

Hướng tới bảo trì dự đoán dựa trên dữ liệu

Bên cạnh đổi mới công nghệ robot, công ty đặt mục tiêu phát triển bảo trì dự đoán bằng cách sử dụng dữ liệu tích lũy được.

Thông qua việc xây dựng một bản sao kỹ thuât số cho từng tua-bin, hệ thống có thể đưa ra kế hoạch bảo trì tối ưu, giảm chi phí và tối đa hóa hiệu suất vận hành, qua đó thúc đẩy hơn nữa sự phát triển của năng lượng gió toàn cầu.

LEBO Robotics đưa ra tầm nhìn về “một thế giới nơi con người sống hạnh phúc và thoải mái mà vẫn bảo vệ được môi trường”, và những bước tiến công nghệ của doanh nghiệp này đang góp phần hiện thực hóa mục tiêu đó./.