Un jumeau numérique structurel pour la centrale du comté de Wicklow
Le fournisseur de technologie Akselos crée un jumeau numérique structurel de la centrale hydroélectrique vieillissante d’ESB à Turlough Hill, dans le comté de Wicklow, en Irlande. Le projet, une première mondiale, espère prolonger la durée de vie opérationnelle de cet actif colossal et l’aider à trouver de nouveaux modes de fonctionnement.
Conçue à l’origine dans les années 1960 et achevée dans les années 1970, la centrale hydroélectrique de Turlough Hill, en Irlande, arrive à la fin de sa durée de vie utile.
Cependant, l’usine, qui est la seule station de pompage en Irlande, reste un atout clé pour son propriétaire et exploitant ESB et contribue à stabiliser le réseau local en période de pointe de la demande.
Désireux d’explorer des moyens de prolonger potentiellement la durée de vie de la centrale, en octobre de l’année dernière, ESB a fait appel au fournisseur de logiciels Akselos pour créer une vue numérique de l’actif.
En utilisant sa technologie de conception prédictive et numérique, Akselos a créé un jumeau numérique détaillé de l’usine de Turlough et travaille à la construction d’un Digital Guardian de l’actif qui, selon Akselos, peut prolonger sa vie utile jusqu’à vingt ans.
Quel est le problème ?
Située à environ 60 km au sud de Dublin, dans les monts Wicklow, la centrale hydroélectrique de Turlough Hill génère 292 MW pendant les périodes de pointe en libérant de l’eau de son réservoir supérieur et en lui permettant de circuler à travers ses quatre turbines dans un réservoir inférieur.
Pendant les périodes de faible demande, l’eau est pompée vers le réservoir supérieur, prête à être réutilisée.
Le stockage d’énergie que fournit Turlough est de plus en plus important dans l’écosystème énergétique, qui évolue vers une plus grande souplesse pour intégrer les énergies renouvelables. Mais en raison de son âge et de sa taille, ESB ne sait pas quelle est la durée de vie structurelle de la centrale hydroélectrique et si ses opérations peuvent être rendues plus réactives à l’avenir.
Dans le cadre du Free Electrons Accelerator Programme – une initiative visant à connecter les start-ups avec les services publics d’énergie pour soutenir et encourager l’innovation – ESB a été introduit à Akselos pour aider à trouver des réponses.
« Le défi pour la DGIE est de savoir comment continuer à fonctionner et sur quelle base? C’est ce à quoi le jumeau numérique va répondre », déclare Andrew Young, vice-président des projets et de la prestation à Akselos.
Construire le jumeau numérique
Pour construire le jumeau numérique, les ingénieurs d’Akselos ont dû collecter toutes les données disponibles sur le gigantesque actif qui pourrait ensuite être utilisé pour créer un modèle numérique structurel rendu en 3D.
Cette tâche a toutefois été rendue plus difficile par le manque d’information numérique disponible. Les ingénieurs d’Akselos ont dû travailler uniquement avec des dossiers papier, ce qui a retardé le projet de deux mois.
Pour construire le modèle, il était essentiel d’établir les géométries, les interactions et les contraintes dans le système de la centrale pour créer une carte thermique intuitive. La carte peut montrer quand et quelles tensions se manifestent dans la centrale et les inspections d’entretien directes dans des secteurs préoccupants précis, plutôt que de simplement faire une visite au hasard.
Le jumeau numérique est essentiellement un outil avec lequel ESB peut simuler de nombreux paramètres autour de l’exploitation quotidienne de l’usine et panoramique visuel à travers la structure entière et voir comment il réagit.
Une inspection peut coûter environ 3 à 5 millions d’euros, grâce à une combinaison de perte de production et de pénalités pour les temps d’arrêt, de sorte que la technologie peut potentiellement faire économiser de l’argent aux entreprises.
Young estime que les CAPEX investis par un service public pour la technologie numérique jumelée d’Akselos peuvent être récupérés dans un délai de trois ans, simplement sur la base d’une inspection améliorée. En outre, il dit qu’il peut fournir une prolongation de 20-50% de la durée de vie.
La technologie : pourquoi est-elle différente ?
La maintenance prédictive n’est pas une nouveauté. De plus, de grandes entreprises comme ABB et GE proposent également cette technologie ; qu’est-ce qui différencie l’offre d’Akselos ?
Selon Young, la modélisation et les applications de maintenance prédictive existantes utilisent généralement des outils de gestion des actifs pour atteindre environ 30 % de prédictif. Cependant, Akselos ajoute une composante d’intégrité structurelle scientifiquement basée.
« Nous pouvons simuler des événements futurs en raison de la nature de notre jumeau basé sur la physique, alors que d’autres entreprises évaluent la probabilité qu’un défaut connu et identifié se reproduise », explique M. Young.
Essentiellement, le logiciel d’Akselos évalue et identifie le risque de tout type de défaillance en fonction de l’évaluation structurale; une défaillance n’a pas besoin d’être déjà identifiée.
« Un rapport de GE indique que l’intégrité structurelle fournit une capacité prédictive de 90 %, nous pensons donc qu’elle est en fait complémentaire à ce que font des entreprises comme GE, mais qu’elle permet de mieux comprendre l’actif », ajoute-t-il.
En fait, M. Young affirme que l’entreprise est actuellement en phase d’évaluation de plusieurs projets avec des équipementiers, sur l’intégration de la technologie d’Akselos dans leur offre.
« Ces entreprises commencent à offrir des jumeaux numériques avec chaque kit qu’elles vendent, et à l’avenir, si elles livrent un parc éolien de 12 mégawatts, le logiciel d’Akselos sera à l’intérieur, fonctionnant comme équivalent de leur offre de capacité prédictive », déclare M. Young.
