Venti di cambiamento portano l’automazione al servizio dell’ispezione delle pale delle turbine eoliche
La conversione dell’energia cinetica del vento in elettricità rappresenta un modo conveniente e sostenibile di guidare il progresso umano e l’Europa sta facendo da apripista. Prendendo in considerazione solo lo scorso anno, si nota che l’eolico ha costituito oltre il 40 % di tutti i nuovi impianti energetici in Europa, fornendo ad oggi circa il 15 % dell’elettricità europea. Inoltre, l’Europa è la dimora di tre dei cinque più importanti produttori di turbine eoliche, detenendo una quota di mercato globale combinata del 40 % delle vendite di turbine eoliche. Secondo i dati basati sulle richieste di indennizzo registrate negli Stati Uniti nel 2012, circa 4 richieste di indennizzo su 10 sono relative a danni delle pale. Attualmente non è presente alcuna tecnologia sul mercato che riesca a rilevare i difetti prima che si trasformino in rotture. Tuttavia, questa situazione è in procinto di cambiare grazie al progetto BladeSave, finanziato dall’UE, e al suo sistema di monitoraggio strutturale integrato per applicazioni nuove e da riqualificare.
Mulini a vento grandi e potenti: più guadagno e più perdite
Nel corso del millennio molto è cambiato da quando i primi mulini a vento conosciuti in legno e argilla furono usati per la prima volta per lavorare i cereali in Persia. Le turbine eoliche moderne di grandi dimensioni possono disporre di pale lunghe oltre 50 m e attualmente la più grande al mondo è più lunga di un campo da calcio, per cui i carichi che si trovano a sostenere possono compromettere l’integrità delle pale composite. L’ispezione e la manutenzione delle pale si basa ancora sull’ispezione visiva per stabilirne i rischi. Possono volerci anni tra un’ispezione e l’altra, aumentando la possibilità di sviluppo e di propagazione di un difetto, comportando allo stesso tempo persino una disastrosa rottura. Anche se si riscontra un difetto, dotazioni di bilancio sempre più esigue per interventi o riparazioni spesso portano proprietari/operatori a riparare unicamente i difetti più rilevanti. Ciò può infine condurre a una sostituzione, piuttosto che a una riparazione, e a tempi di fermo di una turbina; tuttavia, i tempi di consegna delle parti di ricambio possono arrivare a 12 mesi oppure essere ancora più lunghi. Il progetto europeo BladeSave ha affrontato con successo questa sfida.
I mulini a vento ad alta tecnologia ricevono l’assistenza ad alta tecnologia che si meritano
Il sistema di monitoraggio strutturale, 24 ore su 24 e 7 giorni su 7, «BladeSaveTM», dotato di funzione di valutazione dei rischi e rendicontazione, rappresenta un’alternativa di enorme attrattiva all’ispezione visiva obsoleta, dispendiosa e inefficiente. Il sistema BladeSaveTM si avvale di sensori a fibre ottiche incorporate nella superficie interna della pala composita. La tecnologia a reticolo di Bragg in fibra offre numerose capacità di rilevamento, comprese le emissioni acustiche. I sensori sono automaticamente messi a punto per il rilevamento delle frequenze caratteristiche correlate alla formazione e alla propagazione di difetti. Il computer a bordo del sistema BladeSaveTM pre-elabora i dati e li invia tramite cloud per l’esecuzione di ulteriori analisi e la categorizzazione dei rischi. Una semplice visualizzazione a semaforo sul pannello operatore informa l’utente finale dell’attuale rischio, fornendo informazioni sull’azione da intraprendere. Il coordinatore del progetto, Benn Faulkner dell’azienda Renewable Advice, riepiloga le svolte radicali nell’ambito delle capacità: «Il sistema BladeSaveTM associa le frequenze delle emissioni acustiche delle pale a specifici tipi di guasto, tra cui le scheggiature e la delaminazione della matrice nonché le rotture nelle fibre durante il funzionamento. La localizzazione automatica dei difetti accelera analisi e riparazioni. Una valutazione dell’affaticamento del ciclo di vita favorisce una migliore valutazione del funzionamento a lungo termine e del prolungamento della vita della turbina». Faulkner osserva che, senza il sostegno dell’UE al progetto BladeSave, tale iniziativa sarebbe stata ritenuta troppo rischiosa dai partner del consorzio. Oggi, il sistema è vicino alla commercializzazione ed è stato sviluppato per risultare applicabile sia per l’installazione su pale nuove che per la riqualificazione di pale esistenti. Questo sistema si rivelerà senza dubbio utile poiché l’UE intende raddoppiare la capacità di energia eolica entro il 2030 rispetto al suo contributo e impiego nel 2016 per soddisfare il 30 % del fabbisogno energetico europeo.
Parole chiave
BladeSave, pala, turbina, monitoraggio strutturale, ispezione delle pale, sensori, emissioni acustiche, energia eolica, reticolo di Bragg in fibra
