Tuuliturbiinin siiven eroosio-ongelma ratkesi tekoälyn avulla

Tuuliturbiinin siipimateriaalin eroosio sääolosuhteiden vaikutuksesta on ongelma, joka koskee koko tuulienergiasektoria. VTT:n antiAGE-projektissa materiaaliongelmaan löydettiin tekoälyn ja 3D-tulostuksen avulla toimiva ratkaisu.

20170510151820-Tuulivoima_fmt

Tuuliturbiinin siipimateriaalin kuluminen on yllättävän kallis ongelma, johon ei aikaisemmin ole löydetty ratkaisua.

– Siipimateriaali kuluu muun muassa sateen, rakeiden ja hiekkapölyn vaikutuksesta, mikä vähentää merkittävästi tuuliturbiinien elinikää. Turbiinien nopeampi uusiminen tulee kalliiksi: jopa 2-4 prosenttia kaikesta tuulella tuotetun sähkön arvosta menetetään tämän ongelman seurauksena, kertoo johtava tutkija Anssi Laukkanen VTT:ltä.

– Kyseessä on tämän teollisuusalan klassinen ongelma, joka maksaa miljardeja euroja ja tuo ylimääräisiä kustannuksia kaikkeen tuulella tuotettuun sähköön. Kun tuuliturbiinien kokoa kasvatetaan ja tuulivoimaloita sijoitetaan merelle yhä vaativampiin olosuhteisiin, ongelman merkitys lisääntyy entisestään.

Tekoäly löytää optimaalisen ratkaisun

VTT:n antiAGE-projektissa materiaaliongelma mallinnettiin ja sitä lähdettiin ratkaisemaan virtuaalisesti. Kyseessä on ensimmäinen kerta, kun tekoälyä hyödynnettiin materiaaliratkaisun kehittämiseen tässä mittakaavassa.

Tuuliturbiinin siipimateriaalille voidaan periaatteessa löytää rajattomasti erilaisia, samoista materiaalien rakenneosista koostuvia ja toisistaan vähäisesti poikkeavia variaatioita. Näistä vaihtoehdoista olisi löydettävä se, joka soveltuu parhaiten juuri tähän käyttökohteeseen ja täyttää sen toiminnalliset vaatimukset.

– Ihmisten hahmotuskyky ei riitä näkemään kaikkia materiaaliratkaisun optimointiin liittyviä ulottuvuuksia. Tekoäly sen sijaan kykenee purkamaan hyvin monimutkaisia syy-seuraussuhteita, simuloimaan ratkaisuja sekä löytämään äärettömistä vaihtoehdoista sen, joka toimii vaatimuksiin nähden parhaiten, toteaa Laukkanen.

3D-tulostus tuo joustavuutta valmistukseen

Tekoälyn avulla voitaisiin periaatteessa löytää räätälöity ja käyttötarkoituksen mukaisesti optimoitu materiaaliratkaisu minkä tahansa yksittäisen tuotteen jokaiselle komponentille. Perinteisillä valmistustekniikoilla näin pitkälle räätälöityjen materiaalien valmistaminen olisi kuitenkin vaikeaa.

– 3D-tulostus eli additive manufacturing tarjoaa mahdollisuuden tuottaa juuri haluttua materiaalia missä muodossa tahansa ilman, että kustannukset karkaavat käsistä. Näin sovellettuna 3D-tulostus tekee juuri sitä, mitä sen olisi tarkoituskin tehdä.

Ensi vuonna yhteistyöhön tuuliturbiinivalmistajan kanssa 
AntiAGE-projektin tulokset ylittivät odotukset. Virtuaalista testausta ja koneoppimista hyödyntävän suunnitteluprosessin kautta onnistuttiin alle vuodessa kehittämään hyvin hankalaan materiaaliongelmaan optimoitu ratkaisu: erittäin kestävä materiaali, joka kovettuu mekaanisen rasituksen vaikutuksesta.

– Tuuliturbiinien valmistajat kiinnostuivat ratkaisustamme heti, kun kerroimme siitä julkisuuteen. Nyt neuvottelemme yksityiskohdista kaupallisten toimijoiden kanssa, kertoo Laukkanen.

Projektille haetaan myös jatkorahoitusta, sillä tarkasti optimoiduille materiaaliratkaisuille on runsaasti käyttökohteita myös muilla teollisuuden aloilla. Mitä monimutkaisempi tuote on kyseessä, sitä kalliimmaksi käyttötarkoitukseen soveltuvien materiaalien kehittäminen tulee ja sitä vaikeampi hyvin suoriutuvia materiaaliratkaisuja on yleensäkin edes löytää. Tekoälyn avulla voidaan tehokkaasti hyökätä tällaisten ongelmien kimppuun.

Uusimmat artikkelit

24.6.2019 | Alan Uutiset

Uusiutuva energia työllistää jo 11 miljoonaa ihmistä

Uusiutuva energia työllisti viime vuonna maailmassa kaikkiaan noin 11 miljoonaa ihmistä. Työllistämisvaikutus oli suurempi kuin koskaan ennen siitäkin huolimatta, että uusiutuvan energian käyttö kasvoi odotettua hitaammin eräillä päämarkkinoilla, kuten Kiinassa.

Ford hyödyntää tuotannossaan yli miljardi kertakäyttömuovipulloa vuodessa

Autonvalmistaja Ford on löytänyt nerokkaan tavan käyttää uudelleen miljoonia muovipulloja. Jokaisessa yhtiön valmistaman Ford EcoSportin mattojen valmistukseen on käytetty 470 kertakäyttöistä muovista juomapulloa.

19.6.2019 | Tutkimus ja koulutus

Kumppaniverkostoista aiheutuu ongelmia yli 80 % yrityksistä

Kumppaniverkostoista johtuvat toimitusketjujen häiriöt ja liiketoiminnan keskeytykset luovat yrityksille painetta investoida kumppaniverkoston riskienhallintaan. Suomalaista yritysjohtoa huolestuttavat erityisesti kumppaniverkoston vastuullisuus- ja kyberriskit.

Cobotit auttoivat metallisorvaamon kasvuun

Yhteistyörobotti eli cobotti nosti savonlinnalaisen alihankintakoneistamo Ket-Metin kustannuskilpailukykyä roimasti.

llmalämpöpumppumyynnin rajua kasvua ruokki helteinen viime kesä

Lämpöpumppujen myynti Suomessa kasvoi vuoden ensimmäisellä neljänneksellä 47 prosenttia. Eniten rynnivät ilmalämpöpumput lähes 70 prosentin kasvulla, mutta myös maalämpöpumppujen, ilma-vesilämpöpumppujen ja poistoilmalämpöpumppujen myyntiluvut nousivat 10-15 prosenttia. 

Digitalisaatiolla säästöjä asumiskuluihin

Energianhallinnan ja automaation asiantuntija Schneider Electric järjesti eilen Helsingin messukeskuksessa jokavuotisen Innovation Summit -tapahtumansa. Viesti oli selvä: tekoäly ja IoT-tekniikka ovat nyt tulossa teollisuuden lisäksi vauhdilla myös kiinteistöihin säästöjä tuomaan

23.4.2019 | Kumppaniartikkeli

Kolme pointtia kunnossapidon kehittämisestä

Olemme saaneet olla mukana useiden eri organisaatioiden kanssa kehittämässä kunnossapitotoimintaa ja panneet merkille joitakin tärkeitä asioita, jotka ovat edesauttaneet näissä hankkeissa onnistumista. Kerromme tässä kolme asiaa, jotka kannattaa huomioida kunnossapitotoiminnan kehittämiseen tähtäävissä hankkeissa.