Un’ispezione robotica per le pale delle turbine eoliche
Nell’ambito dell’iniziativa Green Deal(si apre in una nuova finestra), l’UE si propone di ridurre le emissioni di gas a effetto serra del 55 % entro il 2030. «Il conseguimento di questo nuovo obiettivo richiederà un aumento sostanziale nell’uso dell’energia rinnovabile, equivalente al 40-66 %», afferma Martin Bourton, ricercatore presso l’organizzazione TWI(si apre in una nuova finestra). Come illustra Bourton, gran parte di questa energia rinnovabile proverrà dal vento. Tuttavia, ciò richiede non solo la giusta infrastruttura a disposizione, ma anche nuove tecnologie per l’ispezione e la manutenzione relative. «Al fine di massimizzare l’energia prodotta dalle turbine eoliche, il loro funzionamento deve essere efficiente», aggiunge. «Ciò significa rafforzarne le prestazioni aerodinamiche e ridurre al minimo i tempi di inattività, un processo che inizia con soluzioni di ispezione e manutenzione efficienti.» Grazie al sostegno dei finanziamenti dell’UE, Bourton ha fornito un contributo allo sviluppo di tale soluzione. Il risultato è SheaRIOS(si apre in una nuova finestra), un sistema di ispezione conseguito tramite robot che si avvarrà della robotica avanzata e di un metodo di misurazione e verifica noto come shearografia con l’obiettivo di condurre ispezioni in situ delle pale delle turbine eoliche operative.
Un componente fondamentale, ma costoso
Il motivo per cui il team di SheaRIOS ha rivolto l’attenzione a queste pale è che rappresentano un componente fondamentale, ma costoso, di una turbina eolica e sono particolarmente vulnerabili ai danni. «Le pale delle turbine eoliche sono sottoposte a enormi sforzi durante il funzionamento, poiché sono sollecitate da uno spettro di carico estremamente dinamico», spiega Bourton. «Sono inoltre esposte a impatti ambientali, quali variazioni di temperatura, precipitazioni, fulmini ed erosione.» Tutto ciò può incrementare il rischio di guasto, che potrebbe provocare danni alla torre stessa o ad altre pale della turbina eolica. Tali danneggiamenti sono spesso all’origine di un calo nelle prestazioni aerodinamiche, il che si traduce in un’inferiore produzione annua di energia. La chiave per prevenire queste situazioni risiede nella riparazione o nella sostituzione di una pala prima che si verifichi il guasto. Tuttavia, ciò richiede un’ispezione e una manutenzione regolari, il che è più semplice a dirsi che a farsi. «Le ispezioni sono pericolose e possono verificarsi, e si verificano, incidenti a volte anche mortali», osserva Bourton. L’ispezione delle pale delle turbine eoliche può avere inoltre costi proibitivi, che aumentano in presenza di dimensioni maggiori e con l’installazione delle turbine in zone remote, quali il mare aperto. «Le turbine eoliche producono energia solo quando sono in funzione, pertanto, qualsiasi interruzione per ispezione, manutenzione o riparazione ne riduce l’efficienza», nota Bourton.
Una soluzione robotica di ispezione
Secondo Bourton, la soluzione SheaRIOS è stata progettata per affrontare tutte queste sfide relative all’ispezione. «Durante un’ispezione, il robot scalatore sale lungo la torre di una turbina eolica e rilascia il robot cingolato sulla superficie di una pala», spiega. «Questo robot utilizza cingoli assistiti da vuoto per dirigersi verso una zona di interesse, in cui viene condotta l’ispezione shearografica della pala.» Il sistema SheaRIOS è telecomandato a livello del suolo mediante un collegamento dati a banda larga all’interno di un cavo ombelicale. Il robot scalatore funge da polo di distribuzione dell’alimentazione e delle comunicazioni per il cingolato e l’unità di ispezione. «L’uso di una soluzione robotica non significa soltanto che le ispezioni possono essere condotte mentre una turbina è in funzione, ma anche che possono essere eseguite regolarmente e a basso costo», conclude Bourton. «Ma la cosa più importante è che con SheaRIOS sulla torre anziché un essere umano, queste ispezioni diventano molto più sicure.» In seguito alle dimostrazioni di successo della sua soluzione, il team sta ora cercando finanziamenti esterni per la commercializzazione di SheaRIOS.
