La forza del vento
Soluzioni di contenitori e armadi per generatori eolici offshore
L'impiego dell'energia eolica tramite piattaforme offshore è una delle tecnologie del prossimo futuro. Attualmente, in tutto il mondo, si stanno progettando generatori eolici offshore per una potenza complessiva di 45 GW. Tuttavia il progetto Horn Rev ha mostrato i possibili problemi dell'impiego di tali generatori in mare aperto. Si richiedono soluzioni adatte a proteggere i componenti elettronici più sensibili da condizioni meteorologiche estreme e dall'incremento della potenza dissipata.
Oggi c'e un crescente bisogno di fonti di energia che offrano un'alternativa
allo sfruttamento dei combustibili fossili, quali petrolio, carbone e gas
naturale. L'energia eolica, con un tasso di crescita a due cifre, è una di
queste alternative. Il numero di generatori eolici a terra e soprattutto offshore
è in continua crescita. Tuttavia per garantire un funzionamento affidabile
anche in condizioni atmosferiche estreme sono necessari componenti e sistemi
di alta qualità.
Il cuore tecnologico dei generatori eolici è integrato nella navicella, alla
quale è sospeso il rotore e le pale. In essa sono alloggiati importanti componenti,
quali gli organi di trasmissione, il freno di stazionamento, il generatore,
lo scambiatore di calore, gli azionatori oleodinamici e gli armadi di comando.
Ad un'altezza di 100 metri, la navicella è esposta all'effetto di fulmini,
sollecitazioni meccaniche e vibrazioni. Inoltre essa deve poter sopportare
condizioni meteorologiche estreme e forti variazioni di temperatura. Gli effetti
della corrosione e della condensa sull'elettronica possono essere molto gravi.
Lo spazio limitato della navicella è occupato da apparecchiature e contenitori
di comando con una elevata densità di alloggiamento. In parallelo all'aumento
della potenza dell'unità, cresce anche la potenza dissipata all'interno della
navicella. Vi è pertanto un problema di climatizzazione, per evitare interruzioni
dell'impianto causati dal surriscaldamento delle parti elettroniche.
Sono necessari componenti con elevate prestazioni. Gli armadi e i contenitori
sono realizzati in acciaio inossidabile resistente alla corrosione dell'aria
marina. Inoltre la presenza di elevati livelli di sollecitazione meccanica
e di vibrazione richiedono contenitori rinforzati e che consentano lo smorzamento
delle vibrazioni. L'utilizzo di elettronica sempre più sofisticata impone
inoltre ai contenitori requisiti di protezione EMC tali da mantenere i disturbi
ad un livello molto basso. Ciò vale anche per i ventilatori e le unità di
climatizzazione. Alla base della torre del generatore si richiedono speciali
armadi per esterno e container per l'alloggiamento dei sistemi di controllo
e di distribuzione dell'energia elettrica. Per tutte queste esigenze Rittal,
come fornitore di tecnologie di armadi e contenitori, offre le soluzioni giuste.
Per l'alloggiamento sicuro delle apparecchiature elettroniche nella navicella
posta dietro il rotore, sono necessari contenitori con elevato grado di protezione
come quelli della serie AE Rittal, compatti e integrabili direttamente senza
alcun problema. La serie AE assicura un grado massimo di protezione IP 66
e offre più di 200 soluzioni.
Rittal propone la serie TS 8 come soluzione di armadi di comando per la connessione
della tensione di rete alle utenze. Il sistema TS 8 è disponibile in lamiera
d'acciaio o acciaio inox, è componibile ed è di facile accesso su tutti i
lati grazie alla sua struttura modulare e flessibile.
Riguardo allo smorzamento delle vibrazioni e alle sollecitazioni meccaniche
è possibile rinforzare i piccoli contenitori, i pannelli di comando, così
come i cabinet più grandi ed inserire elementi smorzanti. Se necessario, test
di vibrazione possono essere eseguiti presso i laboratori Rittal. Oltre alla
cura nel packaging è necessario un controllo efficiente della climatizzazione
delle apparecchiature elettroniche interne per assicurare l'affidabilità dei
generatori eolici. Questo è un aspetto importante, legato alla crescente dissipazione
di calore all'interno della navicella, per effetto dell'impiego di tecnologie
elettroniche sempre più potenti. A tale riguardo Rittal offre condizionatori
con circuiti dell'aria interni ed esterni separati che impediscono all'aria
nel contenitore elettronico di miscelarsi con l'aria marina salmastra. Contenitori
con grado di protezione IP 55, in lamiera di acciaio verniciata o in acciaio
inox e protezione EMC costituiscono i requisiti indispensabili per le unità
di climatizzazione da utilizzare in ambienti ostili.
La lezione del progetto Horns Rev
Nell'autunno 2003, nel corso del progetto offshore "Horns Rev", nel Mare del Nord, a 15 km dalla costa occidentale di Esbjerc, venne rilevato un guasto in talune condizioni di carico dei trasformatori. L'isolamento era insufficiente. In un momento successivo si verificarono problemi anche ad un generatore. Un'analisi approfondita mostrò che il problema era dovuto ad un errore di produzione. Su un lotto di produzione di 70 generatori, i 55 installati ad Horns Rev avevano dei problemi. In seguito alla localizzazione degli altri 15 generatori, il costruttore dei generatori eolici - la danese Vestas - decise di sostituirli tutti. La soluzione più economica consistette nello smontare tutte le navicelle e riportarle a terra. Questa operazione consentì a Vestas di analizzare, in condizioni controllate, quali fossero i fattori critici dopo due anni di utilizzo continuativo degli impianti in un ambiente marino ostile. L'esperienza fatta è stata sfruttata da Vestas già nella fornitura degli impianti eolici successivi, North Hoyle e Scoby Sands in Gran Bretagna, ciascuno dotato di 30 aerogeneratori del tipo V80-2,0 MW. "Scoby Sands sta per diventare operativo e North Hoyle è in fase avanzata di completamento" enfatizza Vestas. Si esclude che possano verificarsi importanti avarie in queste "wind farm", come pure nei futuri impianti dotati di generatori V80-2,0 MW. "