Un’energia eolica offshore galleggiante a costi competitivi è all’orizzonte
L’eolico è il secondo generatore di elettricità nella famiglia delle energie rinnovabili, accanto all’idroelettrico, e produce più di tutte le altre fonti messe insieme. Sebbene l’eolico offshore abbia fornito meno dell’1% della produzione globale di energia nel 2019, è pronto a svolgere un ruolo di primo piano nella transizione verso l’energia pulita. Il progetto COREWIND, finanziato dall’UE, si è posto l’obiettivo di ridurre i costi legati all’eolico in mare aperto, che costituisce la principale difficoltà da superare per liberarne il potenziale. Le riduzioni sono state perseguite lungo tutto il ciclo di vita del parco eolico mediante l’ottimizzazione di vari aspetti a esso inerenti, quali la strutturazione, la progettazione dei componenti, l’installazione, il funzionamento e la manutenzione.
Sfruttare le forze della natura per l’energia eolica offshore galleggiante
Il primo parco eolico offshore fisso al mondo ha dato avvio alle proprie operazioni nel 1991. Meno di quattro decenni dopo, nel 2017 è stato messo in funzione il primo parco eolico galleggiante al mondo. Le turbine eoliche galleggianti sono più grandi dei sistemi fissi e a terra: secondo alcune proiezioni, entro il 2035 l’altezza delle pale di una turbina al punto più alto della loro rotazione potrebbe rivaleggiare con quella della Torre Eiffel. Il potenziale per la produzione di energia elettrica è invece in competizione con la notevole capacità delle efficienti centrali elettriche a gas e di alcune a carbone. Tuttavia, mantenere questi sistemi in posizione e operativi in presenza di forti venti, sballottati dalle onde e dalle correnti marine, non è un’impresa facile.
Mantenere la posizione ottimizzando i componenti, la costruzione, il funzionamento e la manutenzione
I sistemi eolici galleggianti sono fissati nella propria posizione tramite cime di ormeggio collegate ad ancore. Questi sistemi, noti in inglese con il termine di «station-keeping», mantengono la posizione della turbina entro un raggio definito e proteggono inoltre i cavi dinamici che esportano l’energia prodotta. Secondo Jose Luis Domínguez-García, ricercatore presso l’Istituto catalano per la ricerca energetica, l’ente che ha coordinato il progetto: «COREWIND ha sviluppato concetti innovativi per ridurre i costi, tra cui cime di ancoraggio e ormeggio condivise tra più turbine. Nel migliore dei casi, questa soluzione consente di dimezzare i costi associati.» Il team ha inoltre ottimizzato due sottostrutture galleggianti, ovvero un longherone di cemento (un singolo cilindro verticale galleggiante di grande diametro, zavorrato all’estremità inferiore) e un semisommergibile (diversi pontoni e colonne di più piccole dimensioni). Per di più, aggiunge Domínguez-García, «i dispositivi di controllo avanzati per l’eolico galleggiante hanno svolto un ruolo fondamentale nella riduzione delle spese operative». Un’ulteriore riduzione dei costi è stata altresì agevolata dall’ottimizzazione delle strategie di trasporto e installazione e delle procedure di funzionamento e manutenzione.
Promuovere progettazioni ottimizzate per il ciclo di vita e riduzioni dei costi tramite strumenti digitali
I ricercatori hanno sviluppato nuovi strumenti digitali per una progettazione ottimale del sistema di station-keeping e dei cavi dinamici, consentendo di ridurre i costi dovuti in gran parte al sovradimensionamento. Tra di essi figurano un gemello digitale, un modello delle informazioni di costruzione e uno strumento che permette agli utenti di ottimizzare la posizione di più turbine eoliche rispetto a quelle a loro vicine (un processo noto in inglese con il termine «micrositing»), garantendo un risparmio sui costi di circa il 5%. «COREWIND ha sviluppato l’applicazione FowApp per valutare i costi totali livellati della produzione di energia ed eseguire una valutazione del ciclo di vita. Grazie all’implementazione di innovazioni dirompenti nel campo dell’eolico offshore galleggiante, il progetto ha raggiunto e dimostrato un potenziale di riduzione dei costi di oltre il 15%, corrispondente a un costo livellato dell’elettricità inferiore a 100 euro/megawattora (MWh); in alcuni casi, le ottimizzazioni di COREWIND hanno permesso di raggiungere i 70 euro/MWh. Dal canto suo, la valutazione del ciclo di vita ha dimostrato una riduzione significativa dell’impronta ambientale», conclude Domínguez-García. Si stima che l’eolico offshore disponga del potenziale per generare una quantità di energia 18 volte superiore rispetto all’attuale domanda globale di elettricità. COREWIND ha sviluppato strumenti e tecnologie in grado di aiutare le parti interessate a sfruttare queste incredibili potenzialità, nonché ad accelerare la nostra transizione energetica verde.
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