Infraestructura IoT para monitorización y control de granjas de aerogeneradores

Abstract

En Europa nos encontramos en una situación en la que cada vez es más necesaria una transición a fuentes de energía sostenibles y confiables. En particular, la energía eólica terrestre y marina tienen una gran importancia por nuestra posición geográfica. Pero tanto la gestión como en especial el control de las turbinas eólicas requieren herramientas que faciliten su funcionamiento y despliegue. En nuestro proyecto se ha desarrollado una herramienta que facilite esos cometidos. Para ello se ha construido una infraestructura IoT que puede recibir y organizar datos de múltiples turbinas eólicas. Para el desarrollo de esta infraestructura se construyó una API que es eficiente en sus funciones y en sus estructuras de datos. Además, permite agrupar las turbinas en granjas de turbinas, para permitir el análisis conjunto de estas. A su vez a través de un gemelo digital de cada una de ellas, se pueden probar técnicas de control nuevas de manera sencilla y eficiente. También está preparada para responder a consultas sobre el historial de señales enviadas por los dispositivos IoT, para permitir el análisis del rendimiento de los controles. A su vez se ha modificado el software de prototipos de turbinas, para compatibilizarlo con nuestro sistema, y hacer a las turbinas capaces de aplicar las acciones de control que se calculen para su gemelo digital. Finalmente se implementó una interfaz gráfica web, que permite interactuar con la API de manera sencilla, para poder realizar las pruebas de control que se necesiten. Para ello permite visualizar y cambiar los parámetros de las granjas de turbinas, y de las turbinas de manera individual. Así como ver en gráficas los últimos valores en tiempo real de las distintas señales que envían los dispositivos.

In Europe we find ourselves in a situation where a transition to sustainable and reliable energy sources is increasingly necessary. In particular, onshore and offshore wind energy is of great importance due to our geographical position. But both the management and especially the control of wind turbines require tools that facilitate their operation and deployment. In our project, a tool has been developed that facilitates these tasks. For this, an IoT infrastructure has been built that can receive and organize data from multiple wind turbines. For the development of this infrastructure, an API was built that is efficient in its functions and data structures. In addition, it allows turbines to be grouped into turbine farms, to allow their joint analysis. Furthermore, through a digital twin of each one of them, new control techniques can be tested in a simple and efficient way. It is also prepared to respond to queries about the history of signals sent by IoT devices, to allow analysis of the performance of the controls. At the same time, the turbine prototype software has been modified to make it compatible with our system and make the turbines capable of applying the control actions that are calculated for their digital twin. Finally, a graphical web interface has been implemented, which allows you to interact with the API in a simple way, making the user able to perform the control tests as needed. To achieve this, it allows you to view and change the parameters of the turbine farms, and of the turbines individually. As well as seeing in graphs the latest real-time values of the different signals sent by the devices.