Alla scoperta del robot BR-8 che ispeziona e ripara le pale delle turbine eoliche
L’energia eolica continua a guidare la rivoluzione energetica. Nel 2020, la capacità totale di energia eolica installata ha raggiunto i 458 TW, il che equivale a fornire il 16 % della domanda di elettricità, e la capacità si sta espandendo ogni anno. Anche le turbine eoliche stanno diventando più grandi e più alte per aumentare l’efficienza aerodinamica e generare maggiore potenza. Tuttavia, la ricerca di strutture più grandi presenta la sua buona dose di sfide. «Più lunga è la pala, maggiore è la velocità periferica e più elevato è il tasso di erosione sui bordi d’attacco», osserva Mariann Padkaer, coordinatrice del progetto WindTRRo, finanziato dall’UE. L’erosione dei bordi d’attacco è una delle cause principali dell’usura che interessa le pale delle turbine eoliche. L’esposizione delle pale a particolato atmosferico, sabbia, gocce di pioggia e ghiaccio può causare piccole crepe nel bordo d’attacco, rovinando così il rivestimento e diminuendo l’efficienza aerodinamica. L’impatto di queste particelle solide e liquide potrebbe sembrare incredibile, ma occorre ricordare che la punta della pala arriva a girare a velocità di oltre 200 km/h. «I bordi erosi diminuiscono la potenza generata e indeboliscono la struttura di base delle pale nel lungo periodo. La manutenzione regolare delle pale eoliche è fondamentale affinché funzionino con prestazioni ottimali», osserva Padkaer.
Un’alternativa più sicura e meno costosa
I lavori di riparazione vengono attualmente eseguiti da tecnici in grado di accedere alle pale su corda appositamente addestrati che si appendono all’esterno della navicella della turbina eolica, svolgendo un’impresa altamente rischiosa e costosa. Rope Robotics ha presentato il robot BR-8, che prende in consegna questo lavoro pericoloso e costoso. Questo robot può gestire la manutenzione e la riparazione delle pale delle turbine eoliche in modo affidabile in una finestra temporale molto più ampia rispetto ai metodi convenzionali. «Riparare una pala di turbina significa ricostruire la sua aerodinamica», osserva Padkaer. Quando il robot viene issato e regolato correttamente, documenta l’entità del danno e definisce il processo di riparazione da seguire. Il software assicura la corretta pianificazione ed esecuzione della riparazione a una velocità ottimizzata. Il BR-8 alterna gli strumenti che trasporta sul proprio retro per eseguire diversi compiti. «Il robot esegue tutti i processi di riparazione necessari, come la smerigliatura, la pulizia e l’applicazione di un nuovo rivestimento sulla superficie. Questo passo finale è chiamato anche protezione del bordo d’attacco, che contribuisce a ricostruire la forma della lama», aggiunge Padkaer. La smerigliatura è cruciale per assicurare che la superficie della lama sia abbastanza ruvida da consentire l’adesione della vernice. La superficie viene pulita con alcool isopropilico per rimuovere la polvere, il grasso e l’acqua rimasti. Per ridurre ulteriormente il tempo del processo di riparazione, è stato sviluppato un nuovo rivestimento all’avanguardia che applica stucco e vernice in un unico passaggio. Ogni fase dell’operazione è accuratamente documentata.
Un robot autonomo
Il robot BR-8 è controllato a distanza. L’unico lavoro manuale coinvolto è piuttosto semplice: attaccare le corde, collegare il robot e «premere il pulsante di avvio» per portarlo sulla pala e poi condurre il controllo di qualità delle immagini scansionate fornite. «Per far funzionare il robot senza intervento umano, gli abbiamo insegnato a misurare la distanza e l’angolo tra se stesso e il bordo della pala della turbina. I classici metodi di visione artificiale hanno permesso di raggiungere una previsione della distanza quasi perfetta, eliminando anche la necessità di riposizionare manualmente le pale», spiega Padkaer. Robe Robotics ha fatto progredire considerevolmente l’automazione e la facilità d’uso dei robot che effettuano la manutenzione delle turbine eoliche. Ha anche definito l’assetto operativo completo, comprese le procedure di sicurezza e formazione, ha integrato le attrezzature ausiliarie e ha personalizzato le attività di marketing e comunicazione per commercializzare la tecnologia. «Il nostro robot BR-8 stabilisce nuovi standard per i servizi di riparazione e ispezione delle pale eoliche all’avanguardia destinati all’intero settore delle turbine eoliche», conclude Padkaer.
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