Lichtgewicht IoT-sensoren als facilitator van de energietransitie

2021-12-09

Netbeheerders gebruiken al decennia lang data als vitaal onderdeel van hun bedrijfsprocessen. Bijvoorbeeld voor uitbreidingen van het gas- en elektriciteitsnet, het onderhoud aan installaties in het veld of het opsporen van storingen. Met de energietransitie zal de urgentie van het gebruik van data alleen maar toenemen. Door de continu groeiende vraag naar elektriciteit (denk aan elektrische auto’s en warmtepompen), decentrale opwek van energie (d.m.v. zonnepanelen en windturbines) en toenemende flexibiliteit, zijn netbeheerders genoodzaakt om hun bedrijfsprocessen efficiënter in te richten. Daarvoor is er veel meer inzicht en sturing benodigd, vooral in het midden- en laagspanningsnet.

De data die benodigd is om dat te doen, werden traditioneel gemeten met behulp van industriële apparatuur; oerdegelijke, geijkte en jarenlang doorontwikkelde apparatuur die gebruik maakt van bewezen (analoge of digitale) technologie. Dat is ook nodig; het apparaat houdt inmiddels één van de belangrijkste voorzieningen van het land in de gaten en als het even meezit hoeft het tientallen jaren lang niet vervangen te worden.

De opkomst van nieuwe digitale meettechnieken, de toename van toegankelijke rekenkracht en de evolutie van draadloze communicatie hebben ertoe geleid dat er nieuwe mogelijkheden ontstaan. Binnen de industrie komen er steeds meer lichtgewicht sensoren op de markt die verbonden kunnen worden met nieuwe draadloze netwerken, vaak in combinatie met het internet. Deze ontwikkeling wordt vaak “Internet of Things” genoemd (IoT; ook de laatste drie letters van onze bedrijfsnaam!). Deze lichtgewicht sensoren worden vaak gekenmerkt door nieuwe digitale meetmethodieken, draadloze communicatie en batterijvoeding. Dat is fundamenteel andere meetapparatuur dan de traditionele industriële automatisering en het kan een interessant alternatief bieden.

Een positieve business case

Het monitoren van oliedrukkabels is een voorbeeld van een use case waar lichtgewicht IoT sensoren toegevoegde waarde hebben. De mineraalolie in deze 50 kV elektriciteitskabels zorgt voor isolatie en koeling van de elektriciteit als die door de kabel wordt getransporteerd. Het is daarom zaak om de oliedruk op peil te houden. In het geval van een olielekkage zal de oliedruk zakken en vermindert de isolatie en koeling. Daardoor kan er kortsluiting ontstaan met als gevolg dat de kabel kapot gaat (waarvan de vervangingskosten hoog zijn) en er klanten zonder stroom komen te zitten. Bovendien zijn de kosten voor de sanering van de vervuilde grond erg hoog. Dergelijke oliedrukkabels worden tot op heden vaak gemonitord door manometers. Manometers zijn industriële meetinstrumenten die druk meten aan de hand van vloeistoffen en afstanden[1]. Metingen en alarmen worden via analoge signalen verstuurd over een (vaak bekabelde) communicatieverbinding naar een centraal systeem.

Dit systeem is betrouwbaar, maar ook duur en in sommige gevallen gelimiteerd. Sommige systemen rapporteren alleen alarmen als een grenswaarde wordt bereikt. In dat geval krijg je (te) laat een signaal dat er iets aan de hand is, terwijl je het lek van tevoren had kunnen zien aankomen. Sluimerende lekkages, waarbij de druk heel langzaam terugloopt, kun je dus niet op tijd signaleren. Daarnaast heb je amper gelegenheid om analyses te doen op de data. Zo kan het interessant zijn om te onderzoeken wat de invloed van de seizoenen en bodemconditie is op de drukhuishouding. De kosten van een dergelijk systeem zijn hoog; voor kwalitatief hoogstaande apparatuur moet je diep in de buidel tasten. En dan hebben we de bekabelde communicatielijn nog niet meegerekend. Bij grotere aantallen kan dit flink in de papieren lopen.

Dit is een voorbeeld waar lichtgewicht IoT-sensoren toegevoegde waarde kunnen bieden. Een digitale sensor die periodiek de actuele druk rapporteert, kan wel helpen die sluimerende lekkages te detecteren. Ook is er vaak geen netvoeding aanwezig op de punten waar de oliedruk gemeten wordt, bijvoorbeeld in een weiland. Hier kan een batterijgevoede sensor uitkomst bieden. Daarnaast zijn dergelijke systemen modulair, waardoor ze ruimte bieden voor extra metingen, zoals de temperatuur van de kabel of de kwaliteit van de olie. Interessante meetvariabelen om de conditie van oliedrukkabels te monitoren.