Przekształcanie fal w energię

Wykorzystanie OPC UA do monitorowania i sterowania urządzeniami przetwarzającymi energię fal oceanicznych w użyteczną formę

O firmie AW-Energy Oy

AW-Energy Oy to fińska firma opracowująca technologię przetwornika fal oscylacyjnych. Firma ma najwyższy poziom gotowości technologicznej w zakresie technologii energii falowej opartej na przepięciach na świecie. Pierwsze urządzenie typu proof-of-concept zostało zainstalowane ponad 20 lat temu, a od tego czasu powstało kilka większych jednostek demonstracyjnych. Pierwsza jednostka zaprojektowana do projektów komercyjnych o mocy nominalnej 350 kW została zainstalowana na wybrzeżu Portugalii w 2019 roku.

AW-Energy opracowało urządzenie do konwersji energii fal o nazwie WaveRoller. Krótkoterminowym celem firmy jest zainstalowanie pierwszej tablicy WaveRoller o mocy megawatów w celu zademonstrowania wykonalności technologii w zasilaniu na poziomie użyteczności publicznej. AW-Energy współpracuje z kilkoma potencjalnymi lokalizacjami projektów i klientami wraz z finansowanym przez UE projektem WaveFarm, aby podjąć ostatnie kroki w kierunku operacji komercyjnych.

Wałek falowy

WaveRoller to oscylujący przetwornik udarowy fal, który przekształca energię kinetyczną fal oceanicznych w użyteczną formę. Urządzenie składa się z trzech głównych części: fundamentu, panelu i jednostki odbioru mocy. Fundament to betonowa konstrukcja podzielona na przedziały, która unosi się na wodzie. Jest wypełniona wodą, aby zanurzyć urządzenie i utrzymać WaveRoller nieruchomo dzięki ciężarowi konstrukcji. Urządzenia są instalowane na dnie morza na głębokości około 10-20 metrów. Panel jednostki WaveRoller jest zawieszony na fundamencie urządzenia i porusza się tam i z powrotem zgodnie z poziomym ruchem fal. Ruch ten jest przekazywany przez mechaniczny układ napędowy do jednostki odbioru mocy, w której znajduje się tradycyjny układ hydrauliczny i generatory elektryczne, które przekształcają przechwyconą energię hydrauliczną w energię elektryczną. Wytworzona energia elektryczna jest eksportowana za pomocą kabla podmorskiego do podstacji na lądzie w celu dalszego wykorzystania.

Serwer danych WaveRoller

Dataserver to aplikacja .NET, która działa jako interfejs między urządzeniami WaveRoller i klientami danych, w tym interfejsami użytkownika SCADA i interfejsami mobilnymi. Dataserver to modułowa aplikacja składająca się z komponentów, takich jak PLCRT – do odczytu danych z PLC urządzeń WaveRoller i Alarms – do wysyłania zdarzeń alarmowych generowanych przez PLC do innych modułów i dostarczania listy aktywnych alarmów, a także środków do ich potwierdzania. Komponenty serwera SQL i OPC UA zaprojektowane i zaimplementowane w tym projekcie przez Prosys OPC zostały zintegrowane z Dataserver jako osobne moduły.

Przechowywanie danych z SQL

Komponent SQL przechowuje dane historyczne za pomocą oprogramowania MariaDB. Przechowywane dane składają się z pomiarów i zdarzeń z urządzeń WaveRoller, przy czym każde urządzenie ma własną bazę danych. Entity Framework Core został użyty do tworzenia i aktualizowania baz danych i ich tabel podczas uruchamiania Dataserver; jest on również stosowany do lżejszych operacji odczytu i zapisu. MySqlConnector został użyty do okresowego masowego zapisu pomiarów i zdarzeń w kolejce, a także odczytu zagregowanych danych historycznych za pomocą procedur. Tabele danych są partycjonowane według zakresu znaczników czasu. Dane w czasie rzeczywistym z wyjątkowymi aspektami są przechowywane dłużej, podczas gdy zwykłe dane są usuwane stosunkowo szybko. Kluczowe liczby najważniejszych danych są również obliczane i przechowywane w nieskończoność. Bazy danych są replikowane na innym serwerze.

Prezentacja w OPC UA

Komponent OPC zarządza serwerem OPC UA, który zapewnia dostęp do bieżących i historycznych pomiarów, a także zdarzeń alarmowych z urządzeń WaveRoller. Podczas gdy metody OPC UA są używane do sterowania urządzeniami, komponent SQL jest stosowany do dostępu do danych historycznych. Serwer został zaimplementowany przy użyciu oficjalnego stosu OPC UA .NET Standard od OPC Foundation. Model informacyjny do reprezentowania urządzeń WaveRoller jako węzłów OPC UA na serwerze został zaprojektowany w trakcie projektu; a ModelCompiler OPC Foundation został użyty do wygenerowania kodu na podstawie modelu informacyjnego. Parametry pomiarów i urządzeń obecne w drzewie OPC zostały wypełnione z istniejących modułów oprogramowania Dataserver. Serwer OPC UA jest wykorzystywany przez serwer WWW i serwer mobilny do dostarczania interfejsów użytkownika odpowiednio dla komputerów stacjonarnych i urządzeń z systemem iOS. Jest również przeznaczony do użytku przez aplikacje klienckie.