Immaginate di far volare un aquilone nel vento. Sentite la forza attraverso il cavo di traino. Direzionandolo lateralmente, l’aquilone prende velocità e genera una forza aggiuntiva. Questo è il semplice principio alla base della tecnologia brevettata da Minesto, un’azienda che sviluppa sistemi per sfruttare l’energia marina. Ma invece di volare nel vento, l’aquilone vola sott’acqua. Tenendo conto che l’acqua è quasi mille volte più densa dell’aria, l’energia generata è più concentrata.

Il design dell’aquilone a turbina sottomarino ricorda quello di un aereo ed è stato concepito per ridurre al minimo la resistenza. Le sue ali utilizzano la forza della portanza idrodinamica creata dalle correnti sottomarine per farlo muovere. Il sistema di controllo e i timoni integrati guidano il congegno in una traiettoria predeterminata a forma di otto, facendo sì che la velocità del flusso d’acqua in entrata nella turbina sia di molte volte superiore alla velocità effettiva della corrente marina. L’energia elettrica prodotta dal generatore viene trasmessa tramite il cavo di potenza ancorato al fondale.

Centrale mareomotrice

Dragon 4 è il più piccolo degli aquiloni sottomarini ed è stato messo in funzione al largo di Vestmanna, nelle Isole Faroe. Nel vicino Hestfjord è in corso l’installazione della prima centrale mareomotrice con aquiloni sottomarini del mondo. Una volta implementata, si prevede che avrà una capacità corrispondente a 30 MW, con una produzione annua di 84 GWh.

Voglio essere sicuro che il progetto di base sia giusto fin dall’inizio”. Per questo è stato naturale coinvolgere SKF

Niklas Lagesson, ingegnere progettista senior, Minesto

Intanto a Göteborg, in Svezia, si sta sviluppando l’aquilone di prossima generazione, il Dragon 12, destinato alla produzione energetica su vasta scala. Con un’apertura alare complessiva di 12 metri e un peso a secco di 28 tonnellate, avrà una capacità corrispondente a 1,2 MW. Minesto è l’unica azienda a sviluppare dispositivi che sfruttano le correnti marine e di marea a bassa velocità, una tecnologia che si può applicare in molte aree marine del mondo.

All’inizio della fase di sviluppo del Dragon 12, Niklas Lagesson, ingegnere progettista senior di Minesto, ha coinvolto SKF per la progettazione di cuscinetti e sistemi di tenuta per timoni ed elevatori.

“Come progettista, voglio avere il controllo su tutti i parametri ed essere sicuro che il progetto di base sia giusto fin dall’inizio”, afferma Lagesson. “Per questo coinvolgere SKF, con la sua grande esperienza nelle soluzioni di cuscinetti e tenute, è stata la scelta più naturale”.

L’idea giusta, fin dall’inizio

Un coinvolgimento che è stato apprezzato da Yvonne Rydberg, ingegnere dell’applicazione SKF, il quale ha assistito Niklas Lagesson nel processo di progettazione.

“Minesto ha avuto l’idea giusta fin dall’inizio, investendo tempo e risorse già in una fase iniziale per ottimizzare la soluzione di cuscinetti”, dichiara Rydberg. “Questo ci ha permesso di progettare più liberamente una soluzione con prestazioni adeguate ed efficiente in termini di costi. Così facendo il cliente risparmia tempo e denaro, dal progetto al prodotto commerciale finito”.

SKF ha anche suggerito l’impiego di un lubrificante speciale nei cuscinetti, affinché la formazione del film lubrificante non fosse ostacolata dal movimento lento del timone.

“Per questa soluzione abbiamo fatto tesoro dell’esperienza acquisita nel campo eolico con i cosiddetti cuscinetti per movimenti di beccheggio”, racconta Rydberg. “Questi collegano le pale del rotore con il mozzo, che ha un movimento simile durante il funzionamento”.

Anche le tenute in S-Ecopur® sono state fondamentali nella soluzione. Lo speciale materiale elastomerico sviluppato da SKF è ideale nelle applicazioni dell’ambiente marino, dove le tenute sono autolubrificanti.

“Le tenute sono determinanti nell’impedire l’ingresso di acqua nella macchina e devono anche far fronte alla difficile sfida di seguire l’asse in tutte le posizioni, ruotando con un basso grado di attrito”, commenta Anders Jönsson, product line manager for seals SKF.

Strumento online, un ottimo ausilio

Durante lo sviluppo del Dragon 12, Niklas Lagesson e i colleghi si sono avvalsi di Simpro Quick, lo strumento online messo a punto da SKF per soddisfare le esigenze dei progettisti di modellare e valutare i progetti, testando le prestazioni di vari sistemi di cuscinetti. Il suo scopo è infatti facilitare e accelerare il processo di progettazione, nonché ottimizzare la scelta del cuscinetto per la soluzione specifica.

Grazie a questo strumento, Lagesson ha avuto accesso all’intera rete di competenze ingegneristiche SKF.

Dice: “I progettisti si trovano spesso a dover decidere da soli, quindi è fantastico avere accesso a una rete di competenze più ampia. Solo attraverso il contributo complessivo di tutti gli ingegneri si ottiene la soluzione migliore”.

Prodotto commercialmente solido

Le sollecitazioni che gravano sui materiali e i componenti del dispositivo in funzione sono notevoli. Ciò si deve principalmente alla traiettoria predeterminata a forma di otto compiuta dalla turbina a velocità fino a 20 nodi a 40 metri di profondità. Le curve sono repentine e il progetto è dimensionato per gestire forze corrispondenti a 3,5 G in curva. I componenti critici della macchina sono dotati di sensori SKF per effettuare il monitoraggio da remoto e analizzare i dati di funzionamento.

Anche il Dragon 12 sarà installato e messo in funzione nelle Isole Faroe e i suoi componenti saranno monitorati e analizzati. Nella sede di Göteborg SKF sta analizzando i cuscinetti e il sistema di lubrificazione per valutare eventuali modifiche.

“La nostra collaborazione produce un grande valore reciproco”, afferma Yvonne Rydberg. “Accumuliamo conoscenze che ci permettono di ottimizzare le prestazioni e realizzare un prodotto commercialmente solido”.