風力発電機におけるAIのメンテナンス予測

　2016年には、170ヵ国以上が「パリ協定」に署名し、地球温暖化と二酸化炭素排出の抑制に取り組むことを約束しました。産業革命以前の水準からの気温上昇を2℃未満に抑えることを目標としています。現在、世界の90ヵ国以上が、2025年までに総発電量の50％を再生可能エネルギーで賄う目標を設定しており、50か国以上が2050年までに100％のグリーンエネルギー達成を目指しています。

　中国は風力エネルギー資源が非常に豊富で、総保有量は約3,226億kWと推定されています。陸上で開発・利用可能な風力エネルギー資源は約253億kW、洋上では約750億kWで、合計約1,000億kWとなります。中国では、2016年から2022年にかけて風力発電の保守市場が継続的に拡大しています。2022年には、風力発電メンテナンス市場の規模が約357億元に達しました。2023年6月末時点で、中国の風力発電容量は約3億4,000万kWとなり、前年同月比で17.2％の増加となりました。風力発電設備の平均稼働時間は累計で1,154時間となり、前年同期比で58時間の減少となりました。

　風力発電所の開発では、風力タービンが定格運転期間中に最適な性能を発揮できるかどうかは、風力発電所への投資の成否を判断する上で重要な要素となります。風力発電設備のメンテナンスは、製造から設置、そして廃棄に至るまで、20〜25年にわたるライフサイクル全体をカバーしています。高性能な風力タービンであっても、長期間にわたるメンテナンスは重要です。屋外に設置された大型ブレードには、次のような課題が伴います。

• 手動バスケットによる監視は、作業が複雑で高コストかつタービンの長時間停止を伴うため、ブレードの亀裂や落雷の検出にしか適しています。
• ブレードにセンサを埋め込む監視方法は、タービンを停止せずにリアルタイムで監視できる利点がありますが、技術的難易度が高く、コストも非常にかかります。
• 無人航空機（UAV）を用いたブレード点検は経済的ですが、タービンの停止が不可欠で、リアルタイム監視には対応していません。

　上記の保守課題に対応し、顧客の運用コストを削減するために、中国の風力タービン機器およびソリューションプロバイダーは、AIビジュアル検査システムを統合したスマート風力発電所の包括的な運用・保守を提案しています。AI画像監視ソリューションは、初期投資が少なく、停止なしでリアルタイム監視が可能で、広範囲の検出と高精度を実現できるという利点があります。タービンの状態をリアルタイムで把握することで、故障の未然防止と発電量の最大化を実現できる、非常に有効な手法です。

　多くの実例データを活用することで、中国の風力タービンメーカーは高精度なAI解析モデルを実現しています。着氷検出の精度は95％以上、亀裂検出の精度は95％を超え、落雷認識の精度は80％を上回ります。異常を検知すると、システムは即座に警告を発し、迅速なメンテナンスを促します。

　AIビジュアル検査システムはコンパクトな設計で、既存の風力発電設備に直接取り付けることが可能です。これにより、大型設備の新規購入に伴う多額の費用をかけずに、タービンの運用効率を向上させることができます。本システムは、稼働を止めることなく設置・運用が可能です。設置場所に特有の制約がある場合でも、中国の風力発電機器メーカーは、各風力発電所に最適化されたAIソリューションを提供し、性能の向上、発電量の増加、タービン寿命の延長を通じて、風力発電所全体の価値を高めます。

システムの設置から運用までの全体プロセスは、以下の通りです。

1. 新型風力タービンすべてにカメラを設置し、他社製タービンにも対応可能なカスタマイズされたブレード画像監視ソリューションを提供します。
2. AIビジュアル検査システムをタービンに組み込むことで、ブレードの状態を常時監視し、リアルタイムでデジタル化されたデータを提供します。
3. 監視システムは制御室に集中管理されており、遠隔での設備監視とレポート作成が可能です。
4. タービンを停止することなく現地設置が可能で、プラグ＆プレイ対応により、1時間以内に運用を開始できます。
5. 学習済みのAIモデルは、遠隔でエッジシステムに同期され、常時監視を実現します。
6. 最適な性能を維持するために、ブレードの遠隔リアルタイム検査を実施しています。

1. 改修に関する市場ソリューション：本システムはアフターサービス製品として、既存の風力発電設備に導入可能で、タービンを停止することなく保守作業を実施することができます。
2. AI画像監視：カメラを設置することで、ブレードの各部をAIでリアルタイムに監視し、現場の状況を即座に確認できます。
3. リアルタイムの欠陥検出：画像データはリアルタイムでAIシステムに入力され、AI画像認識アルゴリズムにより、着氷・亀裂・破損などのブレード異常を即座に検出し、迅速に警告を発します。

• 弊社は、ハードウェアとソフトウェアを統合したソリューションを提供しており、開発コストの削減に貢献します。
• MIC-711システムは、ファンレスかつコンパクトな産業用設計で、屋外設置に適しており、長期間にわたる安定した運用を可能にします。
• エッジAI解析SDK、管理プラットフォームソフトウェア、付加価値サービスを提供しており、顧客のニーズに応じた柔軟かつカスタマイズ可能なソリューションを実現します。