Prove per il futuro
Con la rapida crescita dell’energia eolica, il paesaggio degli Stati Uniti è sempre più costellato di turbine eoliche. La sfida è farle funzionare il più a lungo possibile.
Dayananda Raju, ingegnere SKF, è stato di recente in India, dove ha guidato attraverso la campagna nei dintorni di Bangalore per recarsi alle rovine di Hampi, l’antica città del XIV secolo. Ha avuto così modo di notare le bianche torri eoliche che svettano in cima alle montagne e di ricordare che, appena dieci anni fa, era raro vederne nel sud dell’India. Negli ultimi dieci anni, infatti, qui come in altre parti del mondo la capacità produttiva dell’eolico è oltremodo cresciuta.
“L’energia rinnovabile è una delle due principali aree di interesse di SKF”, dichiara Raju, che è responsabile del settore Application Engineering Renewable Energy di SKF USA, a Lansdale, Pennsylvania.
Raju è l’uomo di riferimento della partnership tra SKF e il National Renewable Energy Laboratory (NREL) in Colorado, che ha lo scopo di studiare il comportamento dei componenti delle turbine eoliche in varie condizioni di esercizio. SKF punta a indagare le cause di danneggiamento e cedimento dei cuscinetti per ottimizzare sia i sistemi che i cuscinetti stessi.
Jonathan Keller
Ingegnere senior presso il NREL.
In uno studio pubblicato nel settembre 2018, la società di analisi IHS Markit ha previsto che l’attuale capacità eolica statunitense, pari a circa 100.000 MW, nel prossimo decennio aumenterà del 50 percento. “Negli ultimi sette anni abbiamo assistito a una forte espansione dell’energia eolica negli Stati Uniti, e ne siamo molto soddisfatti”, commenta Jonathan Keller, ingegnere senior del National Wind Technology Center (NWTC) presso il NREL, a Boulder, Colorado.
A far da contraltare alla buona notizia, purtroppo, c’è l’aumento dei costi di gestione dovuto all’invecchiamento delle attrezzature.
L’affidabilità desta interesse solo nel proprietario dell’impianto eolico che spende i soldi per farlo funzionare.
Jonathan Keller, ingegnere senior del NREL
“In un paio di anni, il mercato dei servizi Operation and Maintenance, O&M, supererà in valore quello della vendita di turbine nuove”, osserva Keller. “Più macchine ci sono e più denaro si spende per la manutenzione e il buon funzionamento degli impianti. Per questo è importantissimo far sì che queste operino per 30 o più anni con costi di gestione ridotti. L’affidabilità desta interesse solo nel proprietario dell’impianto eolico che spende i soldi per farlo funzionare”.
Sebbene la tecnologia delle nuove turbine spesso superi quella delle attrezzature correlate, l’approccio più prudente è trarre il massimo dall’investimento iniziale prolungando la durata di queste ultime, posticipando così gli elevati costi per lo sviluppo di nuove attrezzature nel rispetto dei requisiti normativi.
“Il criterio progettuale, sul quale si basano i proprietari per i loro piani finanziari, è che sia i moltiplicatori che i cuscinetti per l’albero principale durino più di venti anni”, dice Keller. “Per questo lavoriamo insieme per capire le cause della discrepanza tra durata nominale e durata di esercizio”.
L’NWTC è incastonato ai piedi delle Montagne Rocciose. Una posizione strategica per valutare la fattibilità della produzione di energia eolica, grazie alle forti raffiche di vento che dalle cime delle montagne scendono lungo la pianura. Le temperature variano da +40 °C in estate a -30 °C in inverno, con venti che raggiungono velocità di 160 km/h. “Per un sito di prova non è necessariamente la velocità massima il parametro più interessante, bensì l’elevata variabilità della velocità dei venti in un arco temporale relativamente breve”, spiega Keller.
SKF ha fornito un cuscinetto orientabile a rulli ottimizzato, oltre a un apposito supporto e tenute, hardware e software per il condition monitoring, nonché un sistema di lubrificazione automatico. A dicembre 2017 è stato installato un nuovo sistema di trasmissione per la turbina eolica del NREL. L’attrezzatura di prova, esposta per la seconda stagione ai venti forti (da ottobre 2018 ad aprile 2019), fornisce informazioni per l’analisi alla fine del periodo di studio.
Le efficienze in termini di tempo e costi contribuiranno alla soluzione. “Disponiamo di strumenti simili ma diversi, il che è utile per confrontare i risultati”, sottolinea Keller.
Una collaborazione vantaggiosa per entrambi: NREL potrà ridurre i costi dell’energia, mentre SKF potrà validare le prestazioni del suo nuovo cuscinetto per il settore eolico.
“Questo dimostra che i prodotti SKF soddisfano gli obiettivi complessivi dei nostri clienti, così come quelli della nostra azienda”, dice Raju. “Collaboriamo con l’industria affinchè gli utilizzatori finali possano beneficiare di energia affidabile”.
Keller, che è entrato a far parte del NREL nel 2011 dopo 10 anni come ingegnere nell’Esercito degli Stati Uniti, dice: “Non avrei lasciato l’esercito se non avessi pensato che le rinnovabili fossero importanti. Se potrò contribuire anche in minima parte alla causa, avrò la sensazione di aver dedicato i miei sforzi a qualcosa d’importante”.
