Le monde moderne dépend de la bonne fourniture de services vitaux tels que l'énergie, transport, télécommunications, nourriture, eau et soins de santé. Mais les systèmes qui sous-tendent ces secteurs sont de plus en plus complexes et interdépendants, interagissant à l'échelle mondiale, ce qui les rend vulnérables à des défaillances potentiellement catastrophiques lorsqu'ils sont soumis à un stress.

La récente panne d'électricité au Royaume-Uni en est un bon exemple. Bien que relativement bref, cette panne, provoquée par la panne simultanée de deux générateurs, une centrale au gaz à Barford et le parc éolien offshore de Hornsea ont laissé près d'un million de personnes en Angleterre et au Pays de Galles sans électricité et ont causé de nombreuses perturbations du trafic.

En Amérique du Sud, 48 millions de personnes se sont retrouvées sans électricité en juin après que de violents orages ont mis le réseau hors tension. Aux Etats-Unis, la société California Utility a recours à des pannes d'électricité pendant les périodes à haut risque pour éviter les incendies de forêt après la récente perte de vie, suggérant que l'infrastructure électrique vieillissante était la cause des incendies de forêt.

Approvisionnement énergétique du futur

Ces événements se sont produits dans un contexte d'évolution inévitable de l'approvisionnement énergétique, qui nécessitent des changements dans la façon dont les systèmes sont surveillés et gérés. Plus tôt cette année, le gouvernement britannique a annoncé ses plans pour une révolution de l'énergie éolienne offshore qui vise à fournir un tiers de toute l'électricité britannique d'ici 2030.

Ces nouveaux parcs éoliens offshore comprendront des éoliennes plus grandes plus au large et des générateurs de 10 à 12 MW, et deviendra un contributeur important au mix énergétique britannique. Grâce à cet accord, l'industrie éolienne offshore prévoit de presque quadrupler notre capacité de production d'énergie éolienne de 7,9 gigawatts à au moins 30 GW d'ici 2030.

Le Royaume-Uni est déjà à la pointe de l'éolien offshore, avec plus de capacité que tout autre pays, certains des plus grands parcs éoliens offshore et des turbines les plus puissantes. Encore, comme l'ont montré les événements récents, perdre seulement deux générateurs simultanément peut causer des perturbations importantes. Cela souligne combien ce développement nécessite de nouvelles techniques de gestion de la durée de vie, surveillance et contrôle des actifs éoliens offshore. Il montre également le besoin de nouvelles techniques de « réponse à la demande », c'est-à-dire façons d'utiliser intelligemment l'électricité pendant les périodes de forte demande.

Les chercheurs de diverses disciplines ont un rôle important à jouer pour soutenir cette vision. Nous sommes le responsable académique du plus grand projet d'intégration de systèmes complets et de systèmes énergétiques du Royaume-Uni, appelé Reflex (Responsive Flexibility).

Cela cherche à explorer comment nous pouvons créer un environnement résilient, des infrastructures énergétiques durables et à faible émission de carbone qui soutiennent les services vitaux de la société. Pour connecter la production d'énergie renouvelable offshore au réseau continental, nous avons besoin d'un réseau coûteux de câbles électriques sous-marins. Par exemple, le projet NorthConnect à courant continu haute tension (HVDC) a nécessité un investissement de plus de 1,2 milliard de livres sterling pour une seule installation de câble électrique sous-marin. Clairement, le coût de ces actifs limite notre capacité à prendre en compte les éléments souvent présents dans les réseaux électriques, telles que l'installation de câbles de secours en cas de défaillance de la liaison d'alimentation principale.

Alors, comment protégeons-nous notre infrastructure énergétique avec autant d'emphase sur l'éolien offshore ? Nous pensons que la solution passera par un partenariat entre les personnes, Intelligence artificielle et robotique. Nous avons besoin de la robotique pour améliorer notre capacité à surveiller et à maintenir ces actifs qui, à l'avenir, passeront par une autonomie persistante.

Opérations sous-marines

Cela signifie que les robots sont laissés sur place avec la possibilité de se surveiller et de se maintenir ainsi que les parcs éoliens offshore. Avec des niveaux sans précédent de données provenant d'une variété de sources telles que les systèmes de surveillance structurelle, systèmes de contrôle de supervision et d'acquisition de données (SCADA), surveillance environnementale et ainsi de suite, le besoin d'une IA avancée pour soutenir la prise de décision opérationnelle critique est vital.

Dans cette situation, les êtres humains seraient tout simplement submergés par le volume de données et d'informations à leur disposition. Mais les personnes travaillant en tandem avec des robots et des assistants IA seront au cœur de la façon dont nous gérons notre future infrastructure offshore au cours de cette transition vers un approvisionnement énergétique dominé par le vent.

Un exemple de la façon dont nous procédons est lié à nos recherches sur le sonar basse fréquence inspiré des dauphins pour aider les véhicules sous-marins autonomes (AUV) à évaluer l'intégrité de l'énergie sous-marine. L'AUV supprime la nécessité de déployer des plongeurs humains dans cet environnement dangereux, et l'analyse sonar basse fréquence fournit des mesures critiques qui complètent l'assistant d'IA sur terre, afin qu'il puisse prévoir avec précision l'état du câble d'alimentation.

À l'avenir, nous prévoyons une intégration généralisée des stations d'accueil sous-marines ainsi que des centres de commandement et de contrôle flottants, où la sécurité de nos infrastructures éoliennes sous-marines et de surface est maintenue en patrouillant des plates-formes robotiques capables d'inspection et de réparation.

L'IA et la robotique ont considérablement progressé ces dernières années et, en collaboration avec des opérateurs humains, elles peuvent nous permettre d'être plus réactifs afin de nous adapter à des événements rares tels que des conditions météorologiques extrêmes ou la menace de sabotage ou d'interférence avec les câbles sous-marins. Le défi sera de savoir comment nous gérons intelligemment ces actifs distants afin de maintenir les coûts bas et les lumières allumées.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.