Un’energia eolica più economica grazie alle nuove tecnologie di monitoraggio
Gli obiettivi dell’UE basati sulla produzione del 20 % dell’elettricità totale a partire da fonti energetiche rinnovabili entro il 2020 richiedono la costruzione di circa 119 000-165 000 nuove turbine eoliche. Le attuali turbine non sono in grado di raggiungere la durata di vita prevista di 20 anni e i costi di funzionamento e di manutenzione nel corso di questo ciclo sono assolutamente proibitivi. Il progetto MONITUR (Reduction in maintenance costs of wind turbine renewable electricity generation through online condition monitoring) ha migliorato le tecnologie di monitoraggio delle condizioni esistenti per consentire alle turbine eoliche europee di essere all’altezza della situazione. Gli scienziati si sono concentrati su nuove analisi tempo-frequenza e algoritmi per le macchine rotanti che si discostano dai classici approcci utilizzati per i segnali stazionari. La nuova metodologia permette di fare previsioni più accurate del ciclo di vita dei componenti sulla base di misurazioni sperimentali anziché di calcoli, riducendo drasticamente i costi di manutenzione. La tecnologia MONITUR utilizza un accelerometro triassiale montato sulla base dotata di cuscinetto di un albero a bassa velocità di una turbina eolica. L’accelerometro cattura la vibrazione in tre direzioni (verticale, orizzontale e assiale) e i dati sulla vibrazione e sulla velocità dell’albero vengono continuamente elaborati per l’analisi della diagnosi. Per mettere in pratica le idee elaborate nell’ambito del progetto MONITUR, i ricercatori hanno adottato metodi completamente nuovi. L’analisi di fatica delle parti rotanti si basa sulla misurazione delle vibrazioni della turbina eolica e della velocità dell’albero della turbina e su una sequenza di nuove tecniche di elaborazione del segnale. Questi algoritmi rilevano le frequenze di risonanza delle parti rotanti durante il funzionamento transitorio. La diagnosi viene eseguita in una prima fase dell’analisi di fatica su un basso numero di falsi allarmi e di mancati rilevamenti. Un nuovo metodo per il calcolo delle sollecitazioni delle pale delle turbine eoliche causate dalle vibrazioni dell’albero rotante rende possibile una previsione in tempo reale del futuro danno da fatica e una manutenzione predittiva. La tecnologia per la stima delle vibrazioni delle unità rotanti in modalità multiple eccitate dalle vibrazioni dell’albero consente di identificare le cause del danno da fatica. I difetti di progettazione o dei materiali e gli errori di installazione potrebbero rappresentare le principali cause delle elevate ampiezze di vibrazione. Il settore delle attrezzature e dei servizi correlati all’energia eolica è dominato prevalentemente da aziende di grandi dimensioni. MONITUR offre maggiori opportunità per le piccole e medie imprese di compiere notevoli progressi nella risoluzione di problemi ben definiti con le tecnologie per il monitoraggio online delle turbine eoliche.
Parole chiave
Tecnologia di monitoraggio, turbine eoliche, manutenzione proattiva, generazione di elettricità, MONITUR
