O mundo moderno depende do bom fornecimento de serviços vitais, como energia, transporte, telecomunicações, Comida, água e saúde. Mas os sistemas que sustentam esses setores são cada vez mais complexos e interdependentes, interagindo em uma escala global - o que os torna suscetíveis a falhas potencialmente catastróficas quando estão sob estresse.

O recente apagão no Reino Unido é um bom exemplo. Embora seja relativamente breve, esta interrupção - causada pela falha simultânea de dois geradores, uma usina movida a gás em Barford e o parque eólico offshore de Hornsea - deixou quase 1 milhão de pessoas na Inglaterra e no País de Gales sem energia e causou grande interrupção no tráfego.

Na América do Sul, 48 milhões de pessoas ficaram sem energia em junho, depois que violentas tempestades derrubaram a rede. Nos E.U.A, a empresa de serviços públicos da Califórnia está recorrendo a apagões durante os períodos de alto risco para evitar incêndios florestais após a recente perda de vidas, sugerindo que a infraestrutura elétrica envelhecida foi a causa dos incêndios florestais.

Fornecimento de energia para o futuro

Esses eventos ocorreram em um cenário de mudanças inevitáveis ​​no fornecimento de energia, que requerem mudanças na forma como os sistemas são monitorados e gerenciados. No início deste ano, o governo do Reino Unido anunciou seus planos para uma revolução na energia eólica offshore, que visa fornecer um terço de toda a eletricidade do Reino Unido até 2030.

Esses novos parques eólicos offshore consistirão em grandes turbinas eólicas mais offshore e geradores de 10-12 MW, e se tornará um contribuidor significativo para o mix de energia do Reino Unido. Por meio deste acordo, a indústria eólica offshore planeja quase quadruplicar nossa capacidade de geração de energia eólica de 7,9 gigawatts para pelo menos 30 GW até 2030.

O Reino Unido já está na vanguarda da energia eólica offshore, com mais capacidade do que qualquer outro país, alguns dos maiores parques eólicos offshore e as turbinas mais poderosas. Ainda, como os eventos recentes mostraram, perder apenas dois geradores simultaneamente pode causar interrupções significativas. Isso ressalta o quanto esse desenvolvimento requer novas técnicas de gerenciamento de vida, monitoramento e controle de ativos eólicos offshore. Também mostra a necessidade de novas técnicas de "resposta do lado da demanda", ou seja, maneiras de usar a eletricidade de forma inteligente durante os períodos de alta demanda.

Pesquisadores em uma variedade de disciplinas têm um papel importante a desempenhar no apoio a essa visão. Somos o líder acadêmico do maior projeto de integração de sistemas e sistemas de energia do Reino Unido, chamado Reflex (Flexibilidade Responsiva).

Este visa explorar como podemos criar um resiliente, infraestrutura energética sustentável e de baixo carbono que apóia os serviços vitais da sociedade. Para conectar a geração renovável offshore à rede do continente, exigimos uma rede cara de cabos de alimentação submarinos. Por exemplo, o projeto NorthConnect de corrente contínua de alta tensão (HVDC) exigiu um investimento de mais de £ 1,2 bilhões para uma única instalação de cabo de energia submarina. Claramente, a despesa desses ativos limita nossa capacidade de fatorar os elementos frequentemente presentes nas redes de energia, como a instalação de cabos de backup no caso de falha do link de alimentação principal.

Então, como podemos proteger nossa infraestrutura de energia com tanta ênfase na energia eólica offshore? Acreditamos que a solução envolverá uma parceria entre pessoas, Inteligência Artificial e Robótica. Precisamos da robótica para melhorar nossa capacidade de monitorar e manter esses ativos que, no futuro, serão alcançados por meio de uma autonomia persistente.

Operações submarinas

Isso significa que os robôs são deixados no local com a capacidade de monitorar e manter a si próprios e a parques eólicos offshore. Com níveis sem precedentes de dados de uma variedade de fontes, como sistemas de monitoramento estrutural, sistemas de controle de supervisão e aquisição de dados (SCADA), monitoramento ambiental e assim por diante, a necessidade de IA avançada para apoiar a tomada de decisões operacionais críticas é vital.

Nesta situação, os seres humanos simplesmente ficariam sobrecarregados com o volume de dados e informações à sua disposição. Mas as pessoas que trabalham em conjunto com robôs e assistentes de IA serão uma característica central de como gerenciaremos nossa futura infraestrutura offshore durante esta transição para um suprimento de energia dominado pelo vento.

Um exemplo de como estamos fazendo isso está relacionado à nossa pesquisa em sonar de baixa frequência inspirado em golfinhos para apoiar veículos subaquáticos autônomos (AUVs) na avaliação da integridade da energia submarina. O AUV elimina a necessidade de implantar mergulhadores humanos neste ambiente perigoso, e a análise de sonar de baixa frequência fornece medições críticas que complementam o assistente de IA em terra, para que possa prever com precisão a condição do cabo de alimentação.

No futuro, prevemos uma ampla integração de estações de acoplamento submarinas, bem como centros flutuantes de comando e controle, onde a segurança de nossa infraestrutura de turbinas eólicas submarinas e de superfície é mantida pelo patrulhamento de plataformas robóticas capazes de inspeção e reparo.

A IA e a robótica avançaram significativamente nos últimos anos e, em colaboração com operadores humanos, podem nos permitir ser mais responsivos para que possamos nos adaptar a eventos raros, como condições climáticas extremas ou a ameaça de sabotagem ou interferência em cabos submarinos. O desafio será como gerenciar de forma inteligente esses ativos remotos para manter os custos baixos e as luzes acesas.

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.