Ridurre i costi di gestione e manutenzione delle turbine eoliche offshore
L’eolico offshore rappresenta una fonte di energia rinnovabile in rapida crescita. Nel 2021, nell’UE è stata installata una capacità eolica offshore pari a 14,6 GW, un numero destinato ad aumentare di almeno 25 volte nel 2030. La sua diffusione, pertanto, svolge un ruolo fondamentale nel conseguimento degli obiettivi a lungo termine dell’Unione europea in materia di clima ed energia. Tuttavia, il funzionamento e la manutenzione delle turbine eoliche offshore è un processo impegnativo e costoso. Ciò è dovuto alle condizioni ambientali, che provocano alti livelli di corrosione, e alla mancanza di un facile accesso a queste turbine. «Per risolvere questo problema, il progetto WATEREYE, finanziato dall’UE, si è posto l’obiettivo di ridurre i costi di funzionamento e manutenzione progettando una soluzione integrata, che consentirà agli operatori dei parchi eolici di prevedere con precisione le esigenze di manutenzione future in tempo reale e in modo non presidiato», osserva Ainhoa Cortés, coordinatrice del progetto.
Uno sguardo più da vicino al sistema di monitoraggio WATEREYE
«Volevamo progettare un sistema intelligente di monitoraggio della corrosione che coprisse due aree fondamentali: la zona di spruzzo e la zona atmosferica di una turbina eolica offshore», spiega Cortés. L’idea del sistema è di monitorare principalmente la corrosione del lato esterno della struttura della turbina eolica dalla superficie interna. «Per coprire strutture di grandi dimensioni, è stata proposta una piattaforma mobile basata su un drone. In questo modo, un sistema intelligente di ultrasuoni viene incorporato nel drone, consentendo di misurare un numero elevato di punti critici all’anno», aggiunge Cortés. La zona di spruzzo, invece, è diversa, perché si tratta di un’area ristretta a cui è impossibile accedere con un drone. Per monitorarla, il progetto ha utilizzato una matrice di sensori intelligenti che sono stati fissati per misurare i punti più critici. «In questo modo, la soluzione WATEREYE misura lo spessore della parete e mette in relazione la perdita di spessore con il livello di corrosione», conferma Cortés. I dati degli ultrasuoni vengono inviati in modalità wireless alla stazione base situata all’interno della turbina eolica. «Abbiamo sviluppato algoritmi, modelli e strumenti software per elaborare i dati acquisiti per una serie di compiti», aggiunge Cortés.
Superare gli attuali limiti di efficienza operativa e di manutenzione
La soluzione WATEREYE è stata testata in un ambiente reale presso la piattaforma offshore di PLOCAN, dove la sua funzionalità è stata convalidata positivamente. «In primo luogo, il sistema fisico: misure a ultrasuoni e rilevamento della corrosione, posizionamento del drone e comunicazioni wireless», segnala Cortés. I risultati del progetto hanno dimostrato che la soluzione di monitoraggio è in grado di rilevare la corrosione di strutture di grandi dimensioni con un’elevata precisione attraverso un sistema di monitoraggio a basso costo, basso peso e basso consumo energetico. «Abbiamo progettato un sensore intelligente a ultrasuoni ad alta precisione, non presidiato, a risposta rapida e non invasivo e abbiamo caratterizzato il sistema di monitoraggio in modo che fosse sufficientemente flessibile per quanto riguarda il tipo di corrosione e lo spessore del bersaglio», sottolinea Cortés. Il progetto è inoltre riuscito a migliorare i metodi di calibrazione e i protocolli di comunicazione delle tecnologie a radiofrequenza, con l’obiettivo di trasmettere le misure in modalità wireless con un elevato grado di affidabilità all’interno di una torre metallica offshore. «Abbiamo anche ottenuto un posizionamento preciso del drone all’interno della turbina eolica e sviluppato modelli matematici per rilevare il tasso di degrado della corrosione e prevedere il tipo di degrado e i meccanismi di guasto di cui soffrirà una determinata combinazione di rivestimento/materiale d’acciaio, in un determinato ambiente», conferma Cortés. Per quanto riguarda il prossimo passo, «si tratterebbe di analizzare in modo approfondito la corrosione per vaiolatura; l’idea è di migliorare la soluzione a ultrasuoni sviluppata per quantificare le dimensioni della fossa», conclude Cortés.
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