風力タービンのブレードの侵食はAIと3Dプリントの助けを借りて解決されました

気象条件による風力タービンのブレードに使用される材料の腐食は、風力エネルギー分野全体に当てはまる問題です。 VTT の antiAGE プロジェクトでは、人工知能と 3D プリントを使用して、材料の問題に対する機能的な解決策を見つけます。

「雨、雹、ほこりの影響でブレードの素材が侵食され、風力タービンの耐用年数が大幅に短縮されます。タービンの交換は加速度的にコストがかかります。この問題により、風力発電全体の価値の最大2～4％が失われています」とVTTの主任科学者アンシ・ラウッカネン氏は述べた。

「この特定の産業における典型的な問題は、コストが数十億ユーロに達し、風力エネルギー全体に追加コストをもたらすことです。風力タービンのサイズが大きくなり、風力発電所がますます厳しい条件の沖合に設置されるにつれて、この問題の重要性が強調されます」とラウッカネン氏は言います。

人工知能（AI）が最適な解決策を見つけました<br /> VTT はリバースエンジニアリングプロジェクトで材料の問題をシミュレートし、仮想的に解決し始めました。この規模の材料ソリューションの開発に AI が使用されるのは初めてです。原理的には、風力タービンのブレードの材料には、同じ材料成分で構成されながらも互いにわずかに異なる、無限の異なるバリエーションがあります。これらすべての選択肢の中から、特定の目的に最も適し、その運用要件を満たすものを見つける必要があります。

「人間の知覚能力は、材料ソリューションの最適化に関連するすべての側面を視覚化するには不十分です。一方、AI は非常に複雑な因果関係を明らかにし、ソリューションをシミュレートし、無数の代替案を検討して、一連の要件に関連して最も効果的なものを見つけることができます」と Laukkanen 氏は指摘します。

3D プリントは製造業に柔軟性をもたらします<br /> 原理的には、AI を使用すると、個々の製品のすべてのコンポーネントに対して、特定の目的に合わせて最適化されたテーラーメイドの材料ソリューションを見つけることが可能です。しかし、このように高度にカスタマイズされた材料は、従来の製造技術では生産が困難です。

3D プリンティングまたは付加製造は、不当なコストをかけずに、あらゆる形状の希望する材料を生産する機会を提供します。このように適用すると、3D プリントはまさに意図したとおりに機能します。

風力タービンメーカーとの協力は来年から始まる
抗AGEプロジェクトの結果は期待を上回りました。 VTT は、仮想テストと機械学習を使用した設計プロセスを通じて、1 年足らずで非常に難しい材料の問題に対する最適化されたソリューション、つまり機械的ストレスを受けると硬化する耐久性の高い材料を開発することができました。

「当社のソリューションに関するニュースを発表したところ、風力タービンメーカーはすぐに興味を示しました。現在、商業事業者と詳細について交渉中です」とラウッカネン氏は報告する。 VTT は、他の業界でも最適化された材料ソリューションに対する目標が多数あるため、このプロジェクトに追加の資金を申請しています。製品が複雑になるほど、目的に合った材料の開発にかかるコストが高くなり、一般的に、優れた性能を発揮する材料ソリューションを見つけるのが難しくなります。 AI によりこれらの問題を効率的に解決できます。

出典: phys

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