रोबोट, ड्रोन और सेंसर अब निरीक्षण में मदद करते हैं और निकट भविष्य में ये पूरी तरह से स्वचालित हो सकते हैं।

विशेष स्कैनर से लैस ड्रोन और रेंगने वाले रोबोट पवन ऊर्जा ब्लेडों को लंबे समय तक सेवा में बनाए रखने में मदद कर सकते हैं, जिससे पवन ऊर्जा की लागत कम हो सकती है, खासकर ऐसे समय में जब ब्लेड बड़े, महंगे और परिवहन में कठिन होते जा रहे हैं। इसी उद्देश्य से, ऊर्जा विभाग के ब्लेड रिलायबिलिटी कोलैबोरेटिव और सैंडिया राष्ट्रीय प्रयोगशाला के शोधकर्ता पवन ऊर्जा ब्लेडों में छिपे हुए नुकसान का गैर-आक्रामक निरीक्षण करने के तरीकों पर काम कर रहे हैं, जो कैमरों से पारंपरिक मानवीय निरीक्षणों की तुलना में तेज़ और अधिक विस्तृत है।

पवन ब्लेड दुनिया में निर्मित सबसे बड़ी एकल-टुकड़ा मिश्रित संरचनाएँ हैं, किसी भी हवाई जहाज़ से भी बड़ी, और इन्हें अक्सर दूरदराज के स्थानों पर मशीनों पर लगाया जाता है। एक ब्लेड अपने जीवनकाल में एक अरब भार चक्रों से गुज़रते हुए बिजली, ओले, बारिश, नमी और अन्य बलों के संपर्क में रहता है, लेकिन आप इसे रखरखाव के लिए यूँ ही हैंगर में नहीं रख सकते।

पैक्वेट कहते हैं कि टर्बाइन ब्लेड को चालू रखने के लिए नियमित निरीक्षण और मरम्मत बेहद ज़रूरी है। हालाँकि, मौजूदा निरीक्षण विधियाँ हमेशा नुकसान का जल्द पता नहीं लगा पातीं। सैंडिया इसे बदलने के लिए एवियोनिक्स और रोबोटिक्स अनुसंधान की विशेषज्ञता का उपयोग कर रहा है। वे कहते हैं कि नुकसान के दिखाई देने से पहले ही उसे पकड़कर, छोटी और सस्ती मरम्मत से ब्लेड को ठीक किया जा सकता है और उसकी सेवा जीवन बढ़ाया जा सकता है।

एक परियोजना में, सैंडिया ने एक रेंगने वाले रोबोट को एक स्कैनर से सुसज्जित किया जो हवा के ब्लेड के अंदर क्षति की खोज करता है। परियोजनाओं की दूसरी श्रृंखला में, सैंडिया ने ड्रोन को सेंसरों से जोड़ा जो सूर्य की गर्मी का उपयोग करके क्षति का पता लगाते हैं।

पैक्वेट कहते हैं, पारंपरिक रूप से, पवन ऊर्जा उद्योग में पवन ऊर्जा ब्लेडों के निरीक्षण के दो मुख्य तरीके रहे हैं। पहला विकल्प किसी व्यक्ति को कैमरा और टेलीफोटो लेंस के साथ भेजना होता है। निरीक्षक एक ब्लेड से दूसरे ब्लेड तक जाता है और तस्वीरें लेता है और दरारें और क्षरण जैसी दिखाई देने वाली क्षति की जाँच करता है। दूसरा विकल्प भी ऐसा ही है, लेकिन ज़मीन पर खड़े होने के बजाय, निरीक्षक पवन ऊर्जा ब्लेड टावर से नीचे उतरता है या क्रेन पर लगे प्लेटफ़ॉर्म को ब्लेड पर ऊपर-नीचे चलाता है।

इन दृश्य निरीक्षणों में, आपको केवल सतही क्षति ही दिखाई देती है। हालाँकि, अक्सर, जब तक आप ब्लेड के बाहरी हिस्से पर दरार देख पाते हैं, तब तक क्षति काफी गंभीर हो चुकी होती है। आपको महंगी मरम्मत करवानी पड़ सकती है या आपको ब्लेड बदलना भी पड़ सकता है।

पैक्वेट कहते हैं कि ये निरीक्षण सस्ते होने के कारण लोकप्रिय रहे हैं, लेकिन ये नुकसान को तब तक नहीं पकड़ पाते जब तक कि वह बड़ी समस्या न बन जाए। सैंडिया के रेंगने वाले रोबोट और ड्रोन का उद्देश्य पवन ब्लेडों के गैर-आक्रामक आंतरिक निरीक्षण को उद्योग के लिए एक व्यवहार्य विकल्प बनाना है।

सैंडिया और उसके सहयोगियों इंटरनेशनल क्लाइम्बिंग मशीन्स और डोफिटेक ने बांधों का निरीक्षण करने वाली मशीनों से प्रेरित होकर एक रेंगने वाला रोबोट बनाया है। यह रोबोट हवा के ब्लेड पर एक तरफ से दूसरी तरफ और ऊपर-नीचे ऐसे घूम सकता है जैसे कोई बिलबोर्ड पर पेंटिंग कर रहा हो। इसके ऑन-बोर्ड कैमरे सतह पर हुए नुकसान का पता लगाने के लिए उच्च-निष्ठा वाली तस्वीरें लेते हैं, साथ ही छोटे-छोटे सीमांकन भी, जो सतह के नीचे बड़े नुकसान का संकेत दे सकते हैं। चलते समय, यह रोबोट एक छड़ी का उपयोग करके चरणबद्ध ऐरे अल्ट्रासोनिक इमेजिंग का उपयोग करके ब्लेड पर हुए नुकसान को स्कैन भी करता है।

यह स्कैनर डॉक्टरों द्वारा शरीर के अंदर देखने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली अल्ट्रासाउंड मशीनों की तरह ही काम करता है, सिवाय इसके कि इस मामले में यह ब्लेड में आंतरिक क्षति का पता लगाता है। इन अल्ट्रासोनिक संकेतों में होने वाले बदलावों का स्वचालित रूप से विश्लेषण करके क्षति का पता लगाया जाता है।

सैंडिया के वरिष्ठ वैज्ञानिक और रोबोटिक क्रॉलर परियोजना के प्रमुख डेनिस रोच का कहना है कि चरणबद्ध अल्ट्रासोनिक निरीक्षण से मोटे, मिश्रित ब्लेड के अंदर किसी भी परत पर क्षति का पता लगाया जा सकता है।

विक्षोभ के कारण होने वाले प्रभाव या अत्यधिक तनाव से सतह के नीचे ऐसी क्षति होती है जो दिखाई नहीं देती। इसका उद्देश्य क्षति का पता लगाना है, इससे पहले कि वह गंभीर आकार ले ले और उसे कम खर्चीली मरम्मत से ठीक किया जा सके जिससे ब्लेड का डाउनटाइम भी कम हो। हम किसी भी तरह की खराबी या ब्लेड को हटाने की ज़रूरत से बचना चाहते हैं।

रोच ने रोबोटिक क्रॉलर्स को पवन ब्लेडों के लिए एक-स्टॉप निरीक्षण और मरम्मत पद्धति के भाग के रूप में देखा है।

कल्पना कीजिए कि एक मरम्मत दल एक मंच पर हवा के झोंके पर चढ़ रहा है और रोबोट उसके आगे रेंग रहा है। जब रोबोट को कुछ मिलता है, तो निरीक्षक रोबोट से उस जगह को चिह्नित करवा सकते हैं ताकि सतह के नीचे की क्षति स्पष्ट हो सके। मरम्मत दल क्षति को दूर करता है और मिश्रित सामग्री की मरम्मत करता है। निरीक्षण और मरम्मत की यह एक-स्टॉप सुविधा ब्लेड को जल्दी से काम पर वापस लाने में मदद करती है।

सैंडिया ने कई छोटे व्यवसायों के साथ मिलकर ड्रोनों में इन्फ्रारेड कैमरे लगाने की कई परियोजनाओं पर काम किया है, जो सूर्य की गर्मी का उपयोग करके हवा के ब्लेड से होने वाले छिपे हुए नुकसान का पता लगाते हैं। थर्मोग्राफी नामक इस विधि से ब्लेड के अंदर आधा इंच तक के नुकसान का पता लगाया जा सकता है।

हमने एक ऐसी विधि विकसित की है जिसमें ब्लेड को धूप में गर्म किया जाता है, और फिर उसे तब तक घुमाया या उछाला जाता है जब तक वह छाया में न आ जाए। सूर्य का प्रकाश ब्लेड में फैलता है और उसे समतल कर देता है। जैसे-जैसे वह ऊष्मा फैलती है, ब्लेड की सतह ठंडी होने की उम्मीद होती है। लेकिन खामियाँ ऊष्मा प्रवाह को बाधित करती हैं, जिससे ऊपरी सतह और खामियाँ गर्म हो जाती हैं। इन्फ्रारेड कैमरा उन गर्म स्थानों का पता लगाता है और उन्हें क्षति के रूप में चिह्नित करता है।

वर्तमान में विमान रखरखाव जैसे अन्य उद्योगों में भी ज़मीनी थर्मोग्राफी उपकरणों का उपयोग किया जाता है। एली कहते हैं कि चूँकि इस अनुप्रयोग के लिए कैमरे ड्रोन पर लगाए जाते हैं, इसलिए कुछ रियायतें देनी पड़ती हैं।

आप ड्रोन पर कुछ ऐसा महंगा नहीं चाहते जो क्रैश हो सकता है, और आप बिजली की खपत करने वाला भी नहीं चाहते। इसलिए, हम अपने मानदंडों के अनुरूप बहुत छोटे IR कैमरे इस्तेमाल करते हैं और फिर अतिरिक्त जानकारी प्रदान करने के लिए ऑप्टिकल इमेज और लिडार का इस्तेमाल करते हैं।

लिडार, जो रडार की तरह होता है, लेकिन रेडियो आवृत्ति तरंगों के बजाय दृश्य प्रकाश का उपयोग करता है, यह मापता है कि प्रकाश को किसी बिंदु तक पहुँचने और वहाँ से वस्तुओं के बीच की दूरी तय करने में कितना समय लगता है। नासा के मंगल लैंडर कार्यक्रम से प्रेरणा लेते हुए, शोधकर्ताओं ने एक लिडार सेंसर का उपयोग किया और सुपर-रिज़ॉल्यूशन तस्वीरें एकत्र करने के लिए ड्रोन की गति का लाभ उठाया। हवा के ब्लेड का निरीक्षण करने वाला एक ड्रोन तस्वीरें लेते समय गति करता है, और यही गति सुपर-रिज़ॉल्यूशन तस्वीरें एकत्र करना संभव बनाती है।

आप अतिरिक्त पिक्सेल भरने के लिए गति का उपयोग करते हैं। अगर आपके पास 100 गुणा 100 पिक्सेल का कैमरा या लिडार है और आप एक तस्वीर लेते हैं, तो आपको बस इतना ही रिज़ॉल्यूशन मिलेगा। लेकिन अगर आप तस्वीरें लेते समय इधर-उधर घूमते हैं, तो एक उप-पिक्सेल की मात्रा से, आप उन अंतरालों को भर सकते हैं और एक बेहतर मेश बना सकते हैं। कई फ़्रेमों के डेटा को एक सुपर-रिज़ॉल्यूशन वाली तस्वीर के लिए एक साथ जोड़ा जा सकता है।

लिडार और सुपर-रिजॉल्यूशन इमेजिंग का उपयोग करने से शोधकर्ताओं को यह भी पता लगाने में मदद मिलती है कि ब्लेड कहां क्षतिग्रस्त है, और लिडार ब्लेड के किनारों पर क्षरण को भी माप सकता है।

पुलों और बिजली लाइनों का स्वायत्त निरीक्षण पहले से ही वास्तविकता है, और पैक्वेट का मानना है कि वे पवन ब्लेड की विश्वसनीयता सुनिश्चित करने का भी महत्वपूर्ण हिस्सा बन जाएंगे।

स्वायत्त निरीक्षण एक बहुत बड़ा क्षेत्र होने जा रहा है, और पवन ऊर्जा उद्योग में ब्लेडों के आकार और स्थान को देखते हुए यह वास्तव में सार्थक है। किसी व्यक्ति को क्षति का पता लगाने के लिए ब्लेड से ब्लेड तक पैदल या गाड़ी से जाने की आवश्यकता के बजाय, कल्पना कीजिए कि यदि निरीक्षण स्वचालित होते।

पैक्वेट का कहना है कि विभिन्न प्रकार के निरीक्षण तरीकों के लिए जगह है, सरल भूमि-आधारित कैमरा निरीक्षण से लेकर ब्लेड के स्वास्थ्य का निर्धारण करने के लिए ड्रोन और क्रॉलर के साथ मिलकर काम करने तक।

मैं कल्पना कर सकता हूँ कि प्रत्येक पवन ऊर्जा संयंत्र में एक ड्रोन या ड्रोनों का एक बेड़ा होगा जो प्रतिदिन उड़ान भरेगा, पवन ऊर्जा टर्बाइनों के चारों ओर उड़ेगा, उनके सभी निरीक्षण करेगा, और फिर वापस आकर अपना डेटा अपलोड करेगा। फिर पवन ऊर्जा संयंत्र संचालक आएगा और डेटा देखेगा, जिसे कृत्रिम बुद्धिमत्ता द्वारा पहले ही पढ़ लिया गया होगा, जो पिछले निरीक्षणों से ब्लेड में अंतर की जाँच करता है और संभावित समस्याओं को नोट करता है। फिर संचालक क्षतिग्रस्त ब्लेड पर एक रोबोटिक क्रॉलर तैनात करेगा ताकि अधिक विस्तृत निरीक्षण किया जा सके और मरम्मत की योजना बनाई जा सके। यह उद्योग के लिए एक महत्वपूर्ण प्रगति होगी।