Le pale delle turbine eoliche mettono alla prova la resistenza all’erosione di rivestimenti versatili
All’aumentare della dimensione della turbina eolica corrisponde l’incremento della velocità in punta alle pale e, di conseguenza, il livello di erosione sui bordi di attacco rivolti in avanti a causa degli effetti di pioggia, polvere e particelle sospese. Questo tipo di erosione sta crescendo non solo in termini di danni, ma anche nella frequenza con cui si verifica. Ciò vale soprattutto per le turbine eoliche in mare aperto dotate di pale grandi, elevate velocità in punta e vento ad alta velocità. A causa dell’effetto economico negativo derivante dall’erosione delle pale, tutti i produttori di turbine eoliche stanno attivamente cercando una soluzione, tra cui l’adattamento di rivestimenti protettivi presi in prestito dall’industria aerospaziale e della difesa. Tuttavia, questi rivestimenti non si sono dimostrati all’altezza molto prima di quanto previsto durante il loro funzionamento, poiché non prendono in considerazione tutti i fattori responsabili dell’erosione delle pale. Tra questi fattori figurano l’interazione tra i differenti strati componenti il sistema di rivestimento protettivo delle pale e l’impatto dei processi applicativi sulle prestazioni del rivestimento delle stesse. Il progetto LEP4BLADES, finanziato dall’UE, offre una soluzione a questo problema. I partner del progetto si sono impegnati a realizzare una protezione innovativa per i bordi di attacco (LEP, Leading-Edge Protection), grazie all’impiego di un rivestimento polimerico provvisto di proprietà meccaniche e chimiche speciali che evitano la corrosione per l’intero ciclo di vita della pala della turbina eolica.
Un nuovo approccio
Una nuova soluzione per il rivestimento dei bordi di attacco sviluppata dalla PMI spagnola Aerox Advanced Polymers consiste in una nuova gamma di polimeri che utilizza tecnologia a base di poliuretano e poliurea ibrida caratterizzata da un’eccezionale resistenza meccanica e chimica. Tale tecnologia si fonda sulla combinazione precisa di due polimeri termoindurenti con proprietà reologiche, termiche, chimiche e fisiche differenti. Ciò contribuisce alla creazione di un materiale altamente performante dalla straordinaria resistenza all’erosione, spiega Guillermo Mas, coordinatore del progetto. «La tecnologia proprietaria di Aerox ci permette di progettare e modificare le proprietà del polimero, prendendo in esame sia le condizioni ambientali difficili in cui si trovano a operare le turbine eoliche che le particolarità della tecnologia di produzione e i materiali che caratterizzano ogni turbina eolica».
Proprietà migliorate
Inoltre, la tecnologia del processo analitico gerarchico (AHP) permette di adeguare la compatibilità del rivestimento al materiale della pala. La compatibilità meccanica è cruciale per dissipare gli effetti provocati dagli urti subiti dall’intera struttura della pala. «Grazie alla tecnologia AHP, il materiale è provvisto di caratteristiche viscoelastiche e di compatibilità adattabile, che lo rendono capace di assorbire gli urti ad alta velocità e alta frequenza provocati da gocce di pioggia o altre particelle che colpiscono il bordo di attacco delle pale», spiega Mas. La viscosità permette al rivestimento di deformarsi e assorbire lo stress causato dall’urto della gocciolina e l’elasticità assicura il recupero completo della superficie del rivestimento in caso di urti ripetuti a velocità di deformazione elevate. Allo stesso tempo, le onde di stress generate dall’urto vengono trasmesse dal rivestimento alla pala, riducendo al minimo la loro riflessione ed evitando la creazione di punti di concentrazione dello stress in cui di solito ha origine l’erosione. Il progetto LEP4BLADES ha pertanto predisposto un sistema di protezione per i bordi di attacco delle pale delle turbine eoliche, caratterizzato da un’eccezionale applicabilità e da una resistenza antipioggia potenziata rispetto alle soluzioni attualmente disponibili. «Questo ci ha inoltre permesso di acquisire una conoscenza più approfondita dei meccanismi di erosione da pioggia e di ricavare i modelli teorici che ne descrivono l’effetto, nonché una migliore comprensione dei risultati delle prove di erosione da pioggia e la sua correlazione con le effettive condizioni di funzionamento delle pale delle turbine eoliche», conclude Mas.
Parole chiave
LEP4BLADES, pala, rivestimento, erosione, turbina eolica, bordo di attacco, poliurea, poliuretano, processo analitico gerarchico
