ENG: Fiber optic cables, it turns out, can be incredibly useful scientific sensors. Researchers at Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) have studied them for use in carbon sequestration, groundwater mapping, earthquake detection, and monitoring of Arctic permafrost thaw. Now they have been awarded new grants to develop fiber optics for two novel uses: monitoring offshore wind operations and underground natural gas storage.
“One of the most expensive components of a wind turbine is the gearbox; they also tend to be the part that’s most vulnerable to failure,” said Wu, who is also head of Berkeley Lab’s Geophysics Department. “Often before they fail they produce abnormal vibrations or excessive heat due to increased or irregular friction. We intend to use fiber optic cables to monitor the vibrational, strain, and temperature signal of the gearbox, in order to pinpoint where problems are happening.” Wrapping fiber optic cables around the entire gearbox can provide a 3D map of changes with resolution at the millimeter scale. “It could help identify problems with the gearbox at an early stage, which would trigger emergency management, before a catastrophic failure causing loss of the whole turbine,” Wu said.
EM-TDR (or electromagnetic time domain reflectometry) is similar to the fiber optic technology except that it uses longer wavelength electromagnetic waves instead of visible light (also an electromagnetic wave but at much short wavelength) as signals. “EM-TDR sends electromagnetic waves into an electronically conductive material, and when there is a change due to damage, such as corrosion, you get an EM signal back which can help you identify corrosion or other degradations,” Wu said. And because the borehole is made of steel, which is electrically conductive, no downhole equipment will need to be installed. Thus, EM-TDR is very easy to deploy and can be used under many circumstances that prevent the use of other types of sensors. On the other hand, EM-TDR is still an early-stage technology; this new project will allow further testing and development.
RO: Cablurile din fibră optică se pare că pot fi senzori științifici incredibil de utili. Cercetătorii de la Laboratorul Național Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) le-au studiat pentru a fi utilizate în sechestrarea carbonului, cartografierea apelor subterane, detectarea cutremurelor și monitorizarea dezghețului permafrostului arctic. Acum, aceștia au primit noi granturi pentru a dezvolta fibre optice pentru două utilizări noi: monitorizarea operațiunilor eoliene offshore și a depozitării subterane a gazelor naturale.
“Una dintre cele mai scumpe componente ale unei turbine eoliene este cutia de viteze; de asemenea, aceasta tinde să fie și partea cea mai vulnerabilă la defecțiuni”, a declarat Wu, care este și șeful Departamentului de geofizică al Berkeley Lab. “Adesea, înainte de a se defecta, ele produc vibrații anormale sau căldură excesivă din cauza frecării crescute sau neregulate. Intenționăm să folosim cabluri de fibră optică pentru a monitoriza semnalul de vibrații, tensiune și temperatură al cutiei de viteze, pentru a identifica cu precizie locul unde apar problemele.” Înfășurarea cablurilor de fibră optică în jurul întregii cutii de viteze poate oferi o hartă 3D a modificărilor cu o rezoluție la scară milimetrică. “Aceasta ar putea ajuta la identificarea problemelor cutiei de viteze într-un stadiu incipient, ceea ce ar putea declanșa gestionarea situațiilor de urgență, înainte de o defecțiune catastrofală care să provoace pierderea întregii turbine”, a declarat Wu.
EM-TDR (sau reflectometria electromagnetică în domeniul timpului) este similară tehnologiei cu fibr[ optică, cu excepția faptului că utilizează ca semnale unde electromagnetice cu lungime de undă mai mare în loc de lumina vizibilă (tot o undă electromagnetică, dar cu o lungime de undă mult mai scurtă). “EM-TDR trimite unde electromagnetice într-un material conductiv electronic, iar atunci când există o schimbare datorată unei deteriorări, cum ar fi coroziunea, se primește înapoi un semnal EM care te poate ajuta să identifici coroziunea sau alte degradări”, a spus Wu. Și, deoarece gaura de sondă este realizată din oțel, care este conductiv din punct de vedere electric, nu va fi nevoie de instalarea niciunui echipament de foraj. Astfel, EM-TDR este foarte ușor de implementat și poate fi utilizat în multe circumstanțe care împiedică utilizarea altor tipuri de senzori. Pe de altă parte, EM-TDR este încă o tehnologie în fază incipientă; acest nou proiect va permite continuarea testării și dezvoltării.
Source (DOE/Lawrence Berkeley National Laboratory. “Using fiber optics to advance safe and renewable energy: Berkeley Lab to develop innovative technologies to make offshore wind and natural gas storage more reliable.” ScienceDaily. ScienceDaily, 30 March 2020.)
