English
Áp dụng công nghệ mới nhất để theo dõi và bảo vệ các hệ thống cáp ngầm quan trọng
Công nghệ ‘Cảm biến âm thanh phân tán’ (Distributed Acoustic Sensing- DAS) cung cấp giải pháp sẵn sàng cho ngành công nghiệp gió ngoài khơi để giám sát và bảo vệ hệ thống cáp ngầm.
——————————–
Ngành công nghiệp năng lượng đang thay đổi. Năng lượng tái tạo đang tăng lên nhanh chóng và năng lượng gió ngày càng trở lên phổ biến hơn. Thực tế, Anh quốc đã đặt mục tiêu tăng sản lượng năng lượng được tạo ra từ các trang trại điện gió ngoài khơi từ 7% lên 30% trong thập kỉ tiếp theo.
Tuy nhiên, điện gió ngoài khơi phụ thuộc hoàn toàn vào hệ thống cáp điện để truyền tải điện về bờ và truyền tải điện giữa các tua bin. Nếu các tuyến cáp quan trọng này bị hư hại hay trục trặc, nó có thể khiến cả hệ thống ngưng sản xuất điện hoàn toàn- đòi hỏi chi phí sửa chữa lớn.
Các mối đe dọa đối với cáp ngầm dưới biển là rủi ro rất lớn đối với các trang trại gió ngoài khơi, một rủi ro mà thị trường năng lượng tái tạo cần phải xem xét nghiêm túc nếu chúng muốn tồn tại lâu dài.
Nguy cơ và thiệt hại
Một mối nguy hại lớn đối với cáp ngầm biển chính là các hoạt động đường thủy. 70% sự hư hại của cáp đến từ các hoạt động neo đậu, đánh cá và chèo thuyền. Dây cáp có thể bị tàu đánh cá và lưới va phải, hoặc cái mỏ neo có thể bị kéo lê dưới đáy biển gây hậu quả nghiêm trọng.
Chôn cáp hiện tại là kỹ thuật chiếm ưu thế để bảo vệ hệ thống cáp ngầm đáy biển. Tuy nhiên, trong nhiều vùng biển, việc chôn cáp không thực sự khả thi. Ngay cả khi chúng đã được chôn lấp thành công, các dòng chảy mạnh vẫn có thể làm lộ các đoạn cáp, từ đó dẫn đến việc trôi dạt, rung lắc và dẫn đến đứt gãy.
Khi tiếp xúc với các yếu tố tác động, các đoạn cáp phải chịu rất nhiều áp lực, điều đó có nghĩ chúng có nhiều khả năng bị hư hỏng do gãy hoặc chịu tác động có hại. Các vấn đề trên có thể dẫn đến việc ngừng sản xuất điện hoàn toàn tại các trang trại điện gió ngoài khơi.
Việc xác định chính xác vị trí đoạn cáp xảy ra lỗi được ví như mò kim đáy bể, tiêu tốn rất nhiều chi phí và thời gian.
Các phương pháp kiểm soát hiện nay được cho là không thực sự hiệu quả, việc khảo sát tuyến cáp là phương án duy nhất- tuy nhiên nó không cung cấp tình trạng cáp ngầm theo thời gian thực.
Đã có 4 sự cố mất cáp được ghi nhận ở vùng biển nước Anh trong năm 2017. Với thời gian mất điện trung bình là 26.5 ngày, điều này gây thiệt hại 2.2 triệu bảng Anh, tương đương với khoảng 85.000 bảng Anh mỗi ngày.
Thời gian sửa chữa trung bình là 100 ngày, với chi phí khoảng 6.000 đến 8.000 bảng Anh mỗi ngày. Các nhà khai thác dự đoán một lỗi như vậy sẽ xảy ra mỗi năm cho mỗi đoạn cáp 400km, cho thấy các vấn đề này sẽ tiêu tốn như thế nào.
May mắn, “Công nghệ cảm biến âm thanh phân tán” (DAS) cung cấp một phương pháp tối ưu cho ngành điện gió ngoài khơi để theo dõi và bảo vệ hệ thống cáp ngầm quan trọng này.
Làm rõ tính hiệu quả
Bằng cách khai thác các quang tử tiên tiến, trí tuệ nhân tạo tiên tiến và điện toán biên, DAS chuyển đổi các tuyến cáp ngầm dưới biển thành một hệ sinh thái gồm các cảm biến rung riêng lẻ, có độ nhạy cao, cho phép phát hiện và phân loại thành công nhiều mối đe dọa.
DAS xác định rõ ràng và chính xác các nhiễu loạn khác nhau ảnh hưởng đến hệ thống cáp trong các trang trại gió ngoài khơi, cung cấp cho người vận hành các cảnh báo cụ thể để họ có thể giải quyết vấn đề một cách hiệu quả.
DAS được tích hợp đầy đủ bao phủ toàn bộ chiều dài của cáp ngầm — cung cấp thông tin tổng quan hoàn chỉnh theo thời gian thực về hàng trăm km cáp và cho phép người vận hành truy cập vào thông tin chuyên sâu độc đáo giúp đẩy nhanh quá trình ra quyết định.
DAS phát hiện các rung động do tàu đánh cá kéo lưới dọc theo đáy biển hoặc neo thuyền tác động và kéo dọc theo đáy biển. Cảnh báo có thể được gửi đến các nhà khai thác, những người sau đó có thể tham chiếu chéo với dữ liệu vị trí của tàu để thông báo cho các tàu và ngăn chúng gây ra thiệt hại.
Để bảo vệ chống lại các tác động của việc không được chôn lấp, DAS nhận ra các dấu hiệu rung động và âm thanh của các hiệu ứng như hiện tượng chảy xoáy khi cáp ở trạng thái tự do, ngược lại, lực căng trong cáp và tiếng ồn xung quanh sẽ không được phát hiện nếu cáp vẫn được chôn . Điều này cho phép người vận hành tìm ra vấn đề sớm hơn, tạo cơ hội cho họ che cáp dự phòng trước khi xảy ra hư hỏng nghiêm trọng.
DAS: Tương lai
Hội đồng Năng lượng Gió Toàn cầu ước tính rằng có gần 19 gigawatt (GW) tua-bin gió ngoài khơi được lắp đặt trên khắp thế giới, với Bloomberg New Energy Finance dự báo rằng công suất sẽ tăng mạnh lên 115 GW vào năm 2030.
Mặc dù các mạng cáp ngầm không phải là một phần đặc biệt dễ thấy của các trang trại gió ngoài khơi, nhưng chúng dễ bị tổn thương nhất. Nếu không có các công nghệ giám sát như DAS, người vận hành sẽ khó đánh giá tính toàn vẹn của hệ thống cáp quan trọng này.
Khi nhu cầu về năng lượng gió ngoài khơi tiếp tục tăng, các giải pháp như DAS cần phải trở thành một phần không thể thiếu trong hoạt động. Ngành năng lượng phải có cái nhìn toàn diện về các hệ thống cần thiết để vận hành thành công các trang trại gió ngoài khơi hoặc có nguy cơ mất điện gây tốn kém, ảnh hưởng đến niềm tin vào nguồn năng lượng tái tạo này.
The author
Stuart Large has combined technical, commercial and managerial expertise gained over 16 years in the oil an gas industry, working at two small engineering firms and two large multinationals. He is now product line director at Fotech Solutions and maintained the role for almost five years.
