Odborníci v oblasti systémov a strojárskej technológie zo spoločnosti Frazer-Nash Consultancy so sídlom vo Veľkej Británii a Austrálii sú sú lídri v technológii digitálnych dvojčiat vo viacerých odvetviach, od automobilových závodov Formuly 1 až po jadrové elektrárne.
Dr. Peter van Manen, vedúci oddelenia rozvoja služieb vo Frazer-Nash, sa domnieva, že jadrový sektor môže mať z digitálneho dvojčaťa veľký úžitok, pretože môže monitorovať integritu a efektívnosť, predpovedať stav elektrárne a čo je dôležité, znižovať náklady na údržbu. A tieto náklady sú značné. Podľa prieskumu, ktorý uskutočnil Frazer-Nash, sa počas 60-ročnej životnosti jadrových elektrární Spojeného kráľovstva s celkovým výkonom 16 GWe podarilo dosiahnuť úspory 4,65 miliardy USD.
Konzistentnosť predpovede
Dr. van Manen uvádza ako analógiu satelitný navigačný systém, na ktorý sa spoliehame, že nám povie, či je pred nami dopravná zápcha alebo nehoda. „Spoliehate sa na informácie, ktoré vám navigácia poskytuje, pretože poskytuje konzistentnosť predpovede a veríte, že sa takto dostanete do cieľa vašej cesty,“ vysvetľuje. „Neistota je pomerne nízka, pretože máte správnu úroveň merania a monitorovania. Satelitný navigačný systém je teda v podstate digitálnym dvojčaťom cestnej siete.“
Dôvera v satelitnú navigáciu je jedna vec, ale spoliehanie sa na matematický model pri prevádzke jadrovej elektrárne je veľkým skokom v rámci dôvery. Napriek tomu mnohí prevádzkovatelia jadrových elektrární využívajú digitálne dvojčatá čoraz častejšie. „Je to kombinácia úspory z hľadiska údržby, zvýšenia výkonu prevádzky, lepšie pochopenie toho, čo sa v nej deje a jej kapacity,“ hovorí Dr van Manen.
Tieto úspory môžu byť významné, pričom 2 % predstavujú „primeraný predpoklad“ pre už fungujúci závod. Pre novú prevádzku vo fáze výstavby alebo v začiatočnej fáze plánovania by zisky mohli byť ešte väčšie.
Skúšobné scenáre
Spoločnosť GE tvrdí, že použitie digitálneho dvojčaťa umožňuje operátorom testovať scenáre „čo keby“ v súlade s obchodnými cieľmi, čo umožňuje prijímanie informovanejších rozhodnutí. Napríklad spoločnosť Exelon využila riešenie GE Predix, pričom zaznamenala konkrétne vplyvy, pokiaľ ide o bezpečnosť, správu nákladov a výkon. Spoločnosť GE uvádza, že riešenie využíva pokročilé senzorové technológie spojené s umelou inteligenciou a rozsiahlymi údajmi získanými z desiatok tisíc hodín prevádzky, aby informovalo digitálne dvojča o potenciálnom zvýšení efektívnosti pri súčasnom monitorovaní všetkých aspektov prevádzky.
V roku 2017 generálny riaditeľ spoločnosti GE pre technológiu Sham Chotai načrtol jeden z nákladových prínosov novo vznikajúcej technológie digitálnych dvojčiat. „Napríklad môže dôjsť k poruche kompresora. V prípade jadrovej elektrárne to môže spôsobiť výpadok prevádzky a môže to stáť milióny dolárov, aby elektráreň opäť nabehla,“ uviedol. „Pri použití konceptu digitálneho dvojčaťa v kombinácii s hĺbkovým strojovým učením sme schopní 30 až 60 dní vopred predpovedať, že kompresor zlyhá.“
Digitálne dvojča sa presadzuje
Zatiaľ čo mnoho závodov už prínosy technológie digitálnych dvojčiat využilo, očakáva sa, že v nasledujúcich piatich rokoch ju zavedie mnoho ďalších, pričom staršie elektrárne budú môcť túto technológiu prijať aj vďaka tomu, že sú postavené na rovnakej IT technológii, ktorá podporí digitálnu transformáciu.
„Aj zastarané technológie či podnikové technické prostriedky dokážu vyťažiť prínosy z digitálneho dvojčaťa, ktoré dokáže poskytnúť lepšiu predstavu o tom, akú má prevádzka ešte životnosť, a dokáže to urobiť s vyššou mierou istoty,“ objasňuje Dr. van Manen. „Ak máte podnikové technické prostriedky s vysokou hodnotou, potom chcete predĺžiť ich životnosť alebo z nich získať väčšiu hodnotu.“ Podľa Dr. van Manena sa digitálne dvojčatá v jadrovom energetike budú presadzovať čoraz viac.
Aj keď je zvýšenie prevádzkovej účinnosti významný ukazovateľ, schopnosť predchádzať prípadným prestojom prostredníctvom prediktívnej údržby a monitorovania pri súčasnom zvyšovaní bezpečnosti a životnosti zariadenia je pre celkový výsledok hospodárenia každého podniku rovnako nevyhnutné.
Zdroj: Digital twin technology identified as key to increased safety and efficiency, Nuclear Energy Insiders. [online]. Publikované 3. 7. 2019. Citované 10. 4. 2020. Dostupné na: https://analysis.nuclearenergyinsider.com/digital-twin-technology-identified-key-increased-safety-and-efficiency.