Potenza e velocità
Di origini accademiche, la Turbo Genset è oggi tra i protagonisti del mercato dei turbogeneratori ad alta velocità, in rapida espansione.
Sintesi
La generazione distribuita è considerata la principale evoluzione nel futuro dell’industria della produzione di energia elettrica, grazie agli enormi vantaggi che offre in termini economici, ambientali e di flessibilità. I sistemi della Turbo Genset comprendono un generatore da 400 Kw e uno da 1,2 MW, che si basano sul principio brevettato dalla società del «flusso assiale a magnete permanente». Il sistema di generazione a gas naturale da 1,2 MW della Turbo Genset consiste in una turbina a gas compatta, progettata per la produzione di elettricità, che presenta caratteristiche di facilità di trasporto e di installazione, basse emissioni e bassa rumorosità. Il sistema si rivela valido ai fini del rendimento complessivo, anche negli impianti di cogenerazione.La Turbo Genset ha riconosciuto la validità dei cuscinetti magnetici in termini di costi globali di esercizio e di prestazioni e nel 2003 ha siglato con la SKF un accordo per la fornitura di sistemi di tali prodotti. Per questa specifica applicazione è stata scelta l’esecuzione economica, compatta, con cuscinetto magnetico conico. All’inizio del progetto, la SKF si è avvalsa di tecniche avanzate di modellazione e simulazione per verificare l’esecuzione di albero e cuscinetti. Il sistema possiede funzioni avanzate di condition monitoring e di controllo adattativo delle vibrazioni (AVC, adaptive vibration control), che consente un funzionamento privo di vibrazioni.Il generatore pesa appena 350 chilogrammi ed è progettato per velocità di 20.000 giri/min. La versione da 1,2 MW presenta costi totali dal 40 al 70% inferiori rispetto ai prodotti concorrenti. La tecnologia basata sui generatori a bassa velocità montati su bronzine, accoppiati a motori diesel o a gas naturale, oppure azionati da riduttori e turbine a gas, non è adatta neanche alle applicazioni di energia primaria poiché i costi di esercizio e di manutenzione sono troppo elevati.
Di origini accademiche, la Turbo Genset è oggi tra i protagonisti del mercato dei turbogeneratori ad alta velocità, in rapida espansione.
Nel 1990, al terzo anno del corso di Ingegneria Meccanica presso l’Imperial College di Londra, Justin Hall riceve una proposta che non si può rifiutare: trasferire i risultati ottenuti in ambito accademico nel campo delle macchine elettriche ad alta velocità e dell’elettronica avanzata.
Insieme ad alcuni dei suoi assistenti, tra cui il professor Colin Besant, Hall si trova nel gruppo che fonda la società Turbo Genset e ne diventa uno dei primi dipendenti, fino ad essere, oggi, il direttore di produzione. Origini accademiche, dunque, per la Turbo Genset, che è attualmente una delle aziende leader nello sviluppo di prodotti per l’industria emergente della generazione distribuita di energia elettrica. Essa produce sistemi autonomi per turbogeneratori con potenze comprese tra 200 kW e 2 MW, nonché motori alternativi da 80 a 200 kW.
Nel luglio 2000 la società entra alla borsa di Londra ed è ammessa alle quotazioni alla borsa di Toronto. Recentemente sono state costituite delle partnership per la distribuzione in Nord America, India, Medio Oriente e Australia.
Nella sua sede in costante espansione, nei pressi dell’aeroporto di Heathrow, a ovest di Londra, la società realizza e produce turbine a gas e sistemi basati su motori alternativi per varie applicazioni, che si avvalgono della produzione avanzata di energia elettrica e di soluzioni elettroniche.
I sistemi delle turbine a gas comprendono generatori da 400 kW e 1,2 MW basati sul flusso assiale a magnete permanente, brevettato dalla Turbo Genset. La versione da 400 kW, introdotta nel 2003, è unica in questo settore, mentre quella da 1,2 MW, azionata da un motore a turbina a gas industriale, sarà presentata nel 2005 e sarà uno dei generatori ad alta velocità più grandi al mondo.
«La società è nata con l’intento di commercializzare le tecnologie elaborate in sede universitaria», spiega Hall. «Nei primi anni, l’obiettivo principale era la ricerca di fondi per lo sviluppo delle macchine ad alta velocità, progettate per sfruttare l’energia nelle turbine a gas e trasformarla in energia elettrica».
Nonostante la vicinanza all’aeroporto, gli uffici della Turbo Genset sono estremamente silenziosi. Lo stile sobrio evoca il carattere tecnologico dell’impresa, i piccoli oblò che si affacciano sulle scale, per esempio, hanno telai chiodati di acciaio che ricordano i componenti di un generatore piuttosto che una finestra. Tutto è perfettamente lindo e in ordine, come si confà ad un prodotto che esige rigore e precisione.
A Hall piace proprio così. «Ho una vera passione per la simmetria», spiega mentre afferra una ventola di acciaio inossidabile. «Questa è un’opera d’arte, la simmetria e l’armonia che la caratterizzano potrebbero essere ispirati dalla natura». E ha ragione: la corona di pale progettate appositamente per una migliore compressione dell’aria ricorda un fiore. Con orgoglio, aggiunge: «Lo abbiamo progettato con tecniche di simulazione. Non si può trascurare alcun particolare per non mettere a repentaglio l’esecuzione finale».
La progettazione delle macchine ad alta velocità deve tener conto delle sollecitazioni cui sono soggetti i materiali, della dispersione di calore, del raffreddamento dei dispositivi, della dinamica dei rotori e delle vibrazioni. Anche i cuscinetti devono essere progettati per rispondere alle specifiche esigenze. Nel caso dei generatori, le velocità di rotazione sono molto elevate, in particolare nel tipo da 1,2 MW, prodotto di punta dell’azienda.
La ricerca minuziosa ha permesso di ovviare al problema della durata limitata dei cuscinetti a sfere che sono sempre da lubrificare. Sono stati valutati due sistemi di cuscinetti senza contatto, i cuscinetti pneumatici e i cuscinetti magnetici e, su questi ultimi, è caduta la scelta dell’azienda. «Sapevamo che i cuscinetti magnetici ci avrebbero permesso di ridurre la manutenzione e il consumo di energia e, pertanto, i costi globali di esercizio. I cuscinetti magnetici, controllati da microprocessore, rappresentano un sistema «intelligente», in quanto consentono anche di monitorare le condizioni delle macchine in funzione. Inoltre, non richiedono manutenzione», spiega Hall.
Nel 2003, la SKF Magnetic Bearings riceve l’ordine di fornitura di tre sistemi di cuscinetti magnetico attivi per il nuovo generatore da 1,2 MW. Inizia così una proficua collaborazione tra la SKF e la Turbo Genset, che porta alla realizzazione di cuscinetti atti a soddisfare le esigenze dei macchinari ad alta velocità. Hall si dichiara pienamente soddisfatto della competenza dimostrata dal team SKF Revolve e della sinergia creatasi tra le due società.
Nell’officina che sorge dietro agli uffici si trova un generatore da 1,2 MW, posto in una delle cinque «celle» di prova. Ci sono voluti solo pochi giorni per montarlo, ma oltre un anno per realizzarlo. Sono state rilevate la pressione e la temperatura e il dispositivo di controllo dei cuscinetti, simile a un lettore CD, è allineato insieme ad altri computer in una stanza attigua.
Poco lontano, gli ampi ed asettici corridoi sono pervasi dell’odore di colla che fuoriesce dalla cella dello statore. Le bobine di rame rilucono sul banco prova di granito, in attesa di essere integrate negli statori in cui viene generata l’elettricità. Nell’area riservata al montaggio finale, la cella del generatore, un nucleo da 400 kW, attende di essere posizionata nell’apposito corpo, mentre sul banco prova giace una cartuccia contenuta in una scatola di plastica. Appeso a una lavagna, il disegno dell’esecuzione interna del generatore da 400 kW evoca l’immagine di un’aula di laboratorio, quasi fosse lì per gli studenti. Ma i tempi dell’università sono ormai solo un ricordo sia per Hall, sia per la Turbo Genset.
