توسعه فناوری‌های نوین در حوزه انرژی‌های تجدیدپذیر، مسیر بهره‌برداری بهینه از منابع طبیعی همچون جزر و مد دریا را هموار کرده است. توربین‌های جزر و مدی، که انرژی حرکتی آب را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند، معمولاً در شرایط محیطی بسیار سخت مانند نوسانات فشار، دما، شوری و رسوبات قرار دارند. در چنین محیطی، اینترنت اشیا (IoT) نقش کلیدی در افزایش قابلیت اطمینان، کاهش هزینه‌های تعمیرات و ارتقای بازدهی عملکرد ایفا می‌کند.
۱. معماری سامانه IoT در نیروگاه‌های جزر و مدی
در ساختار هوشمند مدیریت توربین‌های جزر و مدی، شبکه‌ای از سنسورهای صنعتی ضدآب و مقاوم به خوردگی در بخش‌های مختلف توربین شامل پره‌ها، ژنراتور، سیستم یاتاقان و خطوط انتقال نیرو نصب می‌شوند. این حسگرها داده‌هایی مانند سرعت چرخش، گشتاور، دمای یاتاقان‌ها، لرزش، جریان الکتریکی و فشار هیدرودینامیکی را به‌صورت لحظه‌ای ثبت می‌کنند.
داده‌ها از طریق پروتکل‌های ارتباطی LoRaWAN یا NB-IoT به گیت‌وی مرکزی منتقل می‌شوند و پس از پردازش اولیه، به سکوی ابری (Cloud Platform) ارسال می‌گردند. در آنجا، الگوریتم‌های تحلیل داده مبتنی بر یادگیری ماشین (Machine Learning) رفتار توربین را مدل‌سازی کرده و انحرافات از حالت نرمال را شناسایی می‌کنند.
۲. پایش سلامت و پیش‌بینی خرابی (Predictive Maintenance)
یکی از کاربردهای مهم IoT در مدیریت توربین‌های جزر و مدی، پایش وضعیت سلامت تجهیز (Condition Monitoring) است. به عنوان مثال، با تحلیل داده‌های ارتعاشی پره‌ها، سیستم می‌تواند بروز کاویتاسیون یا آسیب ناشی از رسوب‌گذاری را در مراحل اولیه تشخیص دهد.
در یک نمونه واقعی، شرکت SIMEC Atlantis Energy از سامانه IoT برای پیش‌بینی زمان تعمیر توربین‌های نصب‌شده در اسکاتلند استفاده کرده است. این سامانه با ترکیب داده‌های حسگر لرزش و دما، توانسته خرابی یاتاقان‌ها را سه هفته قبل از توقف کامل شناسایی کند، که منجر به کاهش ۲۵٪ هزینه‌های تعمیر و نگهداری شد.
۳. کنترل هوشمند توان خروجی
توربین‌های جزر و مدی با تغییر جهت و شدت جریان آب مواجه‌اند. سیستم‌های IoT با بهره‌گیری از داده‌های سنسورهای سرعت جریان و فشار آب و الگوریتم‌های کنترل تطبیقی، می‌توانند زاویه پره‌ها و بار ژنراتور را به‌صورت لحظه‌ای تنظیم کنند تا حداکثر توان ممکن از جریان جزر و مد استخراج شود.
در این فرایند، کنترل‌کننده‌های محلی (Edge Controllers) تصمیمات سریع را در سطح توربین اتخاذ می‌کنند تا وابستگی به شبکه ابری کاهش یابد و پاسخ سیستم در شرایط طوفان یا تغییرات ناگهانی، فوری باشد.
۴. مدیریت انرژی و یکپارچگی با شبکه
با استفاده از اینترنت اشیا، می‌توان توان تولیدی هر توربین را در مقیاس نیروگاه جمع‌آوری و از طریق الگوریتم‌های Energy Management System (EMS) به شبکه انتقال برق تزریق کرد. این کار باعث می‌شود نوسانات توان تولیدی، با پیش‌بینی جریان‌های جزر و مدی و شرایط آب و هوایی، تنظیم گردد. همچنین، ارتباط بین توربین‌ها از طریق شبکه بی‌سیم صنعتی (مانند LTE-M یا ۵G Marine Network) به اپراتورهای کنترل مرکزی اجازه می‌دهد وضعیت هر واحد را از راه دور مدیریت کنند.
۵. مزایای کلیدی استفاده از IoT در نیروگاه‌های جزر و مدی
افزایش قابلیت اطمینان و کاهش توقف‌های ناگهانی
بهبود بازده انرژی و تنظیم هوشمند زاویه پره‌ها
پیش‌بینی خرابی‌ها با تحلیل داده‌های بلادرنگ
کاهش هزینه‌های اعزام نیروی انسانی برای بازرسی زیرآبی
امکان اتصال به سامانه‌های دیجیتال دوقلو (Digital Twin) برای شبیه‌سازی عملکرد
۶. جمع‌بندی
ترکیب فناوری IoT، تحلیل داده‌های ابری و هوش مصنوعی در مدیریت توربین‌های جزر و مدی، آینده‌ای هوشمند و پایدار برای تولید انرژی دریایی رقم زده است. این سامانه‌ها نه تنها بهره‌وری را افزایش می‌دهند، بلکه با کاهش هزینه‌های عملیاتی، مسیر اقتصادی شدن پروژه‌های انرژی جزر و مدی را هموار می‌سازند.
اگر به دنبال پیاده‌سازی این سیستم در پروژه‌های صنعتی خود هستید، همین حالا با شماره های ۰۹۱۲۸۵۷۸۰۴۶ و ۰۹۱۲۰۱۹۱۳۶۸ تماس بگیرید و یا به ایمیل info@iotbiz.ir درخواست خود را ارسال کنید تا مشاوره رایگان دریافت کنید و راهکار مناسب را دریافت کنید.