De moderne wereld is afhankelijk van de vlotte levering van vitale diensten zoals energie, vervoer, telecommunicatie, voedsel, water en gezondheidszorg. Maar de systemen die aan deze sectoren ten grondslag liggen, worden steeds complexer en onderling afhankelijk, interactie op wereldschaal, waardoor ze vatbaar zijn voor potentieel catastrofale storingen wanneer ze onder stress komen te staan.

De recente stroomuitval in het VK is daar een goed voorbeeld van. Hoewel relatief kort, deze storing veroorzaakt door het gelijktijdig uitvallen van twee generatoren, een gasgestookte fabriek in Barford en het offshore windmolenpark Hornsea – lieten bijna 1 miljoen mensen in Engeland en Wales zonder stroom en veroorzaakten wijdverbreide verkeershinder.

In zuid Amerika, In juni kwamen 48 miljoen mensen zonder stroom te zitten nadat hevige stormen het netwerk hadden uitgeschakeld. In de VS, het California Utility-bedrijf zijn toevlucht neemt tot black-outs tijdens perioden met een hoog risico om bosbranden te voorkomen na het recente verlies van mensenlevens, wat suggereert dat de verouderende elektrische infrastructuur de oorzaak was van de bosbranden.

Energievoorziening voor de toekomst

Deze gebeurtenissen vonden plaats tegen de achtergrond van de onvermijdelijke veranderingen in de energievoorziening, die veranderingen vereisen in de manier waarop systemen worden bewaakt en beheerd. Eerder dit jaar kondigde de Britse regering haar plannen aan voor een revolutie in offshore windenergie die tot doel heeft tegen 2030 een derde van alle Britse elektriciteit te leveren.

Deze nieuwe offshore windparken zullen bestaan ​​uit grotere windturbines verder uit de kust en generatoren van 10-12 MW, en zal een belangrijke bijdrage leveren aan de Britse energiemix. Door deze overeenkomst de offshore windindustrie is van plan om onze capaciteit voor de opwekking van windenergie tegen 2030 bijna te verviervoudigen van 7,9 gigawatt tot minstens 30 GW.

Het VK loopt al voorop op het gebied van offshore wind, met meer capaciteit dan enig ander land, enkele van de grootste offshore windparken en de krachtigste turbines. Nog, zoals recente gebeurtenissen hebben aangetoond, het verlies van slechts twee generatoren tegelijk kan aanzienlijke verstoringen veroorzaken. Dit onderstreept hoezeer deze ontwikkeling nieuwe technieken vereist voor life-time management, monitoring en controle van offshore windparken. Het toont ook de noodzaak aan van nieuwe "demand-side response"-technieken, dat wil zeggen:manieren om elektriciteit intelligent te gebruiken tijdens perioden van grote vraag.

Onderzoekers in verschillende disciplines hebben een belangrijke rol bij het ondersteunen van deze visie. Wij zijn de academische leiding voor het grootste project voor de integratie van complete systemen en energiesystemen in het VK, Reflex (Responsieve Flexibiliteit) genoemd.

Dit onderzoekt hoe we een veerkrachtig, duurzame en koolstofarme energie-infrastructuur die de vitale diensten van de samenleving ondersteunt. Om offshore duurzame opwekking aan te sluiten op het vastelandnet, we hebben een duur netwerk van onderzeese stroomkabels nodig. Bijvoorbeeld, het NorthConnect-project met hoogspanningsgelijkstroom (HVDC) vergde een investering van meer dan £ 1,2 miljard voor een enkele onderzeese stroomkabelinstallatie. Duidelijk, de kosten van deze activa beperken ons vermogen om rekening te houden met elementen die vaak aanwezig zijn in elektriciteitsnetwerken, zoals het installeren van back-upkabels voor het geval de hoofdstroomverbinding uitvalt.

Dus hoe beveiligen we onze energie-infrastructuur met zoveel nadruk op offshore wind? Wij geloven dat de oplossing een partnerschap tussen mensen, Kunstmatige intelligentie en robotica. We hebben robotica nodig om ons vermogen te verbeteren om deze activa te bewaken en te onderhouden, wat in de toekomst zal worden bereikt door aanhoudende autonomie.

Onderzeese operaties

Dit betekent dat robots in-situ worden gelaten met de mogelijkheid om zichzelf en offshore windparken te bewaken en te onderhouden. Met ongekende hoeveelheden gegevens uit verschillende bronnen, zoals structurele monitoringsystemen, toezichthoudende controle en data-acquisitie (SCADA) systemen, milieumonitoring enzovoort, de behoefte aan geavanceerde AI ter ondersteuning van kritieke operationele besluitvorming is van vitaal belang.

In deze situatie, mensen zouden eenvoudigweg overweldigd raken door de hoeveelheid gegevens en informatie die tot hun beschikking staan. Maar mensen die samenwerken met robot- en AI-assistenten zullen een belangrijk kenmerk zijn van hoe we onze toekomstige offshore-infrastructuur beheren tijdens deze overgang naar een energievoorziening die wordt gedomineerd door wind.

Een voorbeeld van hoe we dit doen, heeft betrekking op ons onderzoek naar op dolfijnen geïnspireerde laagfrequente sonar om autonome onderwatervoertuigen (AUV's) te ondersteunen bij het beoordelen van de integriteit van onderzeese kracht. De AUV elimineert de noodzaak om menselijke duikers in te zetten in deze gevaarlijke omgeving, en de laagfrequente sonaranalyse biedt kritische metingen die een aanvulling vormen op de AI-assistent op het land, zodat het de toestand van de stroomkabel nauwkeurig kan voorspellen.

In de toekomst voorzien we een wijdverbreide integratie van onderzeese dokstations en drijvende commando- en controlecentra, waar de veiligheid van onze onderzeese en oppervlaktewindturbine-infrastructuur wordt gehandhaafd door patrouillerende robotplatforms die in staat zijn tot inspectie en reparatie.

AI en robotica zijn de afgelopen jaren aanzienlijk vooruitgegaan en in samenwerking met menselijke operators kunnen ze ons in staat stellen sneller te reageren, zodat we ons kunnen aanpassen aan zeldzame gebeurtenissen zoals extreme weersomstandigheden of de dreiging van sabotage of interferentie met onderzeese kabels. De uitdaging zal zijn hoe we deze externe activa intelligent beheren om de kosten laag en de lichten aan te houden.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.