Come si sviluppa il passo di una turbina eolica

Con oltre 350.000 turbine eoliche attualmente in uso a livello globale, il vento continua ad essere una delle forme di energia rinnovabile in più rapida crescita. Nel 2021, 93,6 GW di nuove installazioni hanno portato la capacità eolica cumulativa globale a 837 GW, mostrando una crescita anno su anno del 12%. Il Global Wind Report 2022 rileva che nei prossimi cinque anni verranno aggiunti 557 GW di nuova capacità: più di 110 GW di nuove installazioni ogni anno fino al 2026.

Domanda:Sappiamo che le turbine eoliche sono una fonte di generazione di energia rinnovabile, quanta energia viene prodotta da una singola turbina?

Bucci: Le turbine eoliche di oggi sono macchine di precisione altamente tecniche, che utilizzano la più recente tecnologia digitale e informatica per massimizzare la potenza di ogni raffica di vento. Una turbina eolica di dimensioni medie da 2 MW può generare elettricità sufficiente a rifornire circa 1.000 famiglie. Funzionanti 24 ore su 24, 7 giorni su 7, con un'aspettativa operativa del 98% in 20 anni, le turbine eoliche funzionano in ambienti estremamente dinamici dove l'affidabilità è fondamentale.

Q:Le turbine eoliche continueranno a contribuire all’obiettivo globale di zero emissioni negli anni a venire?

Bucci: Le turbine eoliche sono fondamentali per raggiungere l’obiettivo dell’Agenzia internazionale per l’energia di raggiungere emissioni nette pari a zero entro il 2050. Ciò significa che tutta l’elettricità prodotta avrà zero emissioni di carbonio e contribuirà a limitare l’aumento della temperatura globale a 1,5°C. E con l’aumento delle dimensioni delle turbine eoliche, anche la loro capacità di produzione con sistemi a passo controllato è diventata la scelta standard per aumentare l’efficienza.

Q:Puoi dirci di più sui sistemi con controllo del passo?

Bucci: Grazie alle pale sagomate che si regolano e ruotano per massimizzare la produttività, il controllo attivo del passo consente di configurare una turbina eolica per funzionare in modo efficiente a qualsiasi velocità del vento. Gestendo attivamente l'angolo della pala, gli operatori possono ottimizzare l'energia di rotazione del vento, indipendentemente dalla velocità del vento.

Alloggiato all'interno dell'attuatore del passo della turbina eolica, un cilindro idraulico del passo controlla il movimento, ruotando leggermente le pale del rotore della turbina e regolando il passo per cambiare la velocità del vento. Se la velocità del vento è lenta, il cilindro del passo regola l'angolo della pala per aumentare la superficie della pala e catturare l'energia eolica. All'aumentare della velocità del vento, le pale vengono angolate per ridurre la quantità di superficie a contatto con il vento, prevenendo velocità di rotazione eccessive per proteggere l'integrità del sistema. Anche la resistenza a velocità del vento più elevate influisce negativamente sull'efficienza del sistema e la modifica del passo della pala può migliorare notevolmente le prestazioni.

Q:Che tipo di configurazioni di tenuta sono richieste per il cilindro di passo?

Bucci: Il sistema di tenuta deve essere in grado di funzionare a pressioni di 3.625 psi (250 bar) con pressione lineare costante sulle guarnizioni dello stelo e del pistone e carichi laterali differenziali che controllano il posizionamento. Tenendo inclinata la pala di una turbina, durante l'estensione e la retrazione dello stelo del cilindro di passo, il sistema di tenuta non deve presentare alcuna deriva o slittamento. Ciò può comportare un deterioramento del passo della pala e una drastica riduzione dell'efficienza. Le guarnizioni devono inoltre rilasciare facilmente la loro posizione di tenuta con vibrazioni e attrito minimi, o stick slip, e muoversi in modo lineare e uniforme. Ciò richiede materiali di tenuta a basso attrito.

Inoltre, le guarnizioni devono dimostrare caratteristiche di usura minima e facilitare il movimento dinamico continuo in corse brevi. Questi, che si verificano in media 900 volte all'ora, possono causare un'usura particolarmente aggressiva poiché la guarnizione non può flettersi completamente e alleviare lo stress come farebbe nelle applicazioni a corsa lunga.

Q:Quali tipi di materiali vengono utilizzati per la sigillatura delle turbine eoliche?

Bucci:I materiali di tenuta standard dei cilindri idraulici possono essere insufficienti e per prolungare la durata di servizio sono necessari materiali a bassa usura, come composti a base di politetrafluoroetilene (PTFE) riempiti con agenti antiusura e un durometro duro e uretano stabile.