Maintenance Optimization of offshore wind farms using digital technologies and criticality assessment: Techniques for achieving sustainability

Abstract

Siden vindkraft utgjør ryggraden i bærekraftige energisystemer, og har attraktive egenskaper som tilgjengelighet og relativt lavt miljøavtrykk, har havvindparker (OWF) utviklet seg raskt, og har i økende grad blitt distribuert til havs. Dette fører til at drift og vedlikehold av vindturbiner blir mer utfordrende og kostbart. Videre blir økt energipotensial, driftssikkerhet og miljøhensyn også mer fremtredende problemstillinger som bør vurderes for å oppnå bærekraft i havvindsektoren. Med teknologiske fremskritt kan digitalisering av vedlikeholdstjenester bidra til å optimalisere ytelsen, øke sikkerheten, redusere miljøpåvirkningen og redusere drifts- og vedlikeholdskostnader. Målet med denne forskningen er å undersøke hvordan digitalisering og avanserte analyser bidrar til å optimalisere vedlikeholdsplanlegging for å oppnå bærekraft i offshore vindparker basert på anomaligrad (AD) vurdering og profit loss indicator (PLI) estimering og kritikalitetsvurdering. Resultatene har fremhevet at integrasjonen av kritikalitetsvurdering og PLI-estimering gir en evaluering av kritiske komponenter med potensiell innvirkning av feil, og økonomiske konsekvenser knyttet til vedlikeholdsbeslutninger. Dette gjør det mulig for operatører å ta informerte beslutninger angående prioritering av vedlikeholdsaktiviteter, ressursallokering og risikostyring. Det konkluderes med at integrering av kritikalitetsvurdering og PLI-estimering kan være lovende verktøy som brukes for et forbedret arbeidsmiljø i havvindparker. Derfor bør flere undersøkelser med case-studier gjøres for å utforske virkningen av implementeringen av kritikalitetsvurdering og PLI-estimering i virkelige offshore-vindparkoperasjoner.

Since wind power forms the backbone of sustainable energy systems, and has attractive characteristics such as availability and relatively low environmental footprint, offshore wind farms (OWFs) have developed rapidly, and have increasingly deployed offshore. This causes the operation and maintenance of wind turbines to become more challenging and costly. Furthermore, increased energy potential, O&M operator safety, and environmental considerations also become more prominent issues that should be considered in order to achieve sustainability in the offshore wind sector. With technological advancements, the digitalization of maintenance services could contribute to optimizing performance, increasing safety, decreasing environmental impacts, and reducing operational and maintenance costs. The aim of this research is to examine how digitalization and advanced analytics contributes to optimizing maintenance planning in order to achieve sustainability in offshore wind farms based on anomaly degree (AD) assessment and profit loss indicator (PLI) estimation and criticality assessment. The results have highlighted that the integration of criticality assessment and PLI estimation provides an evaluation of critical components with the potential impact of failures, and financial consequences associated with maintenance decisions. This enables operators to make informed decisions regarding prioritizing maintenance activities, resource allocation, and risk management. It is concluded that the integration of criticality assessment and PLI estimation could be promising tools used for an improved working environment in offshore wind farms. Therefore, more investigations with case studies should be done to explore the impact of the implementation of criticality assessment and PLI estimation in real-world offshore wind farm operations.