Le turbine eoliche rappresentano un’ottima fonte di energia alternativa. Possono essere installate sia in mare aperto che a terra, rendendole un buon investimento nelle fonti di
energia rinnovabile. A causa della loro natura meccanica, queste presentano numerose parti in movimento che richiedono regolare manutenzione e pulizia al fine di evitare tempi di inattività o potenziali corrosioni. Oltre a prevenire danni materiali significativi e possibili incidenti, la manutenzione preventiva è essenziale per sfruttare in modo sostenibile l’energia eolica per la generazione di energia pulita e priva di emissioni. Ispezioni regolari, pulizia, lubrificazione e riparazioni necessarie sono misure proattive fondamentali per prolungare la durata di vita stimata di 30 anni delle turbine eoliche. In questo articolo, discuteremo di come la produzione e la corretta manutenzione delle turbine eoliche possano soddisfare questa aspettativa di vita.
La produzione delle turbine eoliche
La produzione delle pale delle turbine eoliche gioca un ruolo cruciale nel determinarne la durata di vita. Solitamente realizzate con materiali compositi come fibra di vetro e fibra di carbonio, le pale beneficiano di maggiore resistenza e rigidità con un peso complessivo ridotto, migliorando così la potenza erogata.
Tuttavia, esposte agli elementi esterni, le pale affrontano diverse sfide, soprattutto in condizioni atmosferiche difficili, come colpi di uccelli, fulmini ed erosione. Questi fattori possono compromettere l’aerodinamica della turbina e ridurre le prestazioni.
Per fortuna, durante il processo di produzione, sono disponibili soluzioni che possono prolungare la vita utile delle pale. Gli ingegneri possono adottare adesivi strutturali per
velocizzare il processo di riparazione dei bordi corrosi, dei piccoli fori o dei difetti superficiali delle pale. Implementando tali misure, i produttori possono assicurare che le pale delle turbine eoliche mantengano elevata efficienza ed efficacia nel lungo termine. Da Distrelec è possibile trovare spray anticorrosione, adesivi, nastri e altri prodotti per la manutenzione dei marchi come 3M o RND.
Dopo la produzione delle pale per le turbine eoliche, queste vengono tipicamente immagazzinate prima di essere trasportate nel luogo di destinazione. Il processo di trasporto spesso comporta lunghe distanze e diverse modalità, come il mare, l’aria o la
terra. Tuttavia, questa combinazione di fattori può potenzialmente danneggiare le pale a causa dell’esposizione agli agenti atmosferici e del movimento durante il trasporto. Pertanto, è fondamentale implementare misure di protezione dalla corrosione, specialmente per i componenti metallici esposti.
Le basi della manutenzione delle turbine eoliche
Un’efficace manutenzione delle turbine eoliche inizia con alcuni passaggi fondamentali volti a garantire prestazioni ottimali e longevità dell’apparecchiatura. Questi includono:
- Ispezioni regolari e attività di manutenzione:
- Eseguire ispezioni visive di routine per individuare i problemi minori prima che diventino più gravi. Ciò implica esaminare le pale della turbina, la navicella e la torre per individuare eventuali segni evidenti di usura.
- Manutenzione delle pale – Controllare regolarmente l’integrità strutturale e l’efficienza aerodinamica delle pale delle turbine. Questo comporta la ricerca di qualsiasi deformazione che possa compromettere le prestazioni, come fratture o erosioni.
- Pulizia e lubrificazione – È essenziale lubrificare regolarmente gli elementi in movimento, come il generatore e la scatola degli ingranaggi. La pulizia prevede la rimozione di sporcizia e detriti da componenti critici come il rotore e le pale, per evitare squilibri e usura.
- Frequenza di manutenzione e considerazioni sui costi:
- Frequenza della manutenzione – Il programma di manutenzione può variare in base al modello della turbina, all’età e alle condizioni ambientali del sito di installazione. La manutenzione dovrebbe essere effettuata ogni sei mesi o un anno, ma può essere modificata in base ai dati in tempo reale dei sistemi di monitoraggio.
- Fattori di costo – Le dimensioni, l’ubicazione e l’età della turbina possono incidere sulle spese di manutenzione. I costi possono essere influenzati anche da elementi quali la manodopera necessaria, le attrezzature necessarie e l’accessibilità.
- Strategie preventive:
- Manutenzione preventiva – Si concentra sulle ispezioni di routine e sulla manutenzione dei componenti chiave per prevenire i guasti. Comprende attività come la lubrificazione, i controlli dell’impianto elettrico e le ispezioni delle pale.
- Monitoraggio avanzato – Per anticipare e bloccare eventuali guasti, installare sensori che tengano traccia delle vibrazioni, dei livelli di lubrificante e di altre caratteristiche operative.
Problemi comuni di manutenzione delle turbine eoliche
Condizioni meteorologiche avverse
Le condizioni meteorologiche giocano un ruolo significativo nelle sfide della manutenzione delle turbine eoliche, in particolare quando si tratta di riparare le pale. Le condizioni meteorologiche avverse, tra cui vento forte, pioggia o neve, possono interrompere seriamente i piani di manutenzione, con un impatto diretto sull’efficienza della turbina e sulla produzione totale di energia. Inoltre, c’è un ulteriore livello di difficoltà nel raggiungere fisicamente queste strutture torreggianti. Per effettuare ispezioni ravvicinate e creare piani di riparazione, i tecnici devono solitamente accedere con una corda. Questo metodo aggiunge tempo al processo e aumenta il rischio di eseguire queste operazioni di manutenzione cruciali. Inoltre, in caso di condizioni meteorologiche avverse, l’operazione rappresenta un ostacolo non indifferente.
Usura dei componenti
I problemi più frequenti nelle turbine eoliche riguardano il guasto di componenti critici come cuscinetti, pale, riduttori e generatori. Questi componenti sono necessari per il
funzionamento regolare ed efficiente delle turbine. Sono quindi necessarie ispezioni di routine per prevenire malfunzionamenti imprevisti. Inoltre, la sostituzione dei freni d’imbardata comporta una serie di difficoltà.
A causa del loro peso elevato e dell’altezza a cui sono posizionati, questi freni, essenziali per orientare la turbina in direzione del vento, sono molto difficili da azionare. La procedura di sostituzione comporta numerosi tempi di inattività e spese correlate, poiché richiede strumenti specializzati e rigorose precauzioni di sicurezza. Nel complesso, queste variabili dimostrano quanto sia difficile mantenere il miglior funzionamento e la massima affidabilità possibile della turbina.
Considerazioni ambientali e logistiche
Una parte importante della manutenzione delle turbine eoliche è la considerazione dell’ambiente, in particolare quando si tratta di problemi come la velatura – l’accumulo di sporcizia, ruggine e umidità sui dischi dei freni di imbardata, che può causare inquinamento acustico e potenzialmente disturbare la fauna selvatica e i residenti locali. Inoltre, quando la polvere dei freni a imbardata viene rilasciata durante la manutenzione, vi è la possibilità di inquinamento ambientale e di problemi di salute per il personale addetto alla manutenzione.
Dal punto di vista logistico, il trasporto delle attrezzature pesanti e del personale è reso più difficile dalla posizione remota di molti parchi eolici, soprattutto in caso di maltempo. Questi elementi aumentano i rischi e le spese, nonché la durata e il costo delle procedure di manutenzione. Un’altra difficoltà nel sostenere queste risorse
energetiche vitali è rappresentata dal fatto che il personale deve continuamente aggiornare le proprie conoscenze e la propria formazione in materia di sicurezza per gestire in modo appropriato le nuove tecnologie, dato che le turbine diventano sempre più grandi e sofisticate.
Soluzioni innovative per la manutenzione delle turbine eoliche
Grazie a tecnologie avanzate come l’IoT, l’intelligenza artificiale e l’automazione, esistono diversi modi innovativi per condurre la manutenzione. Alcune di queste tecnologie includono:
Sistemi di monitoraggio delle condizioni (CMS)
I sistemi di monitoraggio delle condizioni (CMS) svolgono un ruolo fondamentale nella manutenzione proattiva delle turbine eoliche, impiegando sensori avanzati per monitorare continuamente i parametri operativi dei vari componenti della turbina. Questo sistema di raccolta dati in tempo reale è essenziale per valutare lo stato di salute generale della turbina. Il CMS può aiutare ad anticipare le esigenze di manutenzione prima dei guasti, riducendo i costosi tempi di fermo e prolungando la durata di vita della
turbina. A tal fine, analizza i modelli di dati e individua le anomalie nel comportamento dei componenti. Inoltre, le intuizioni del CMS consentono di programmare la manutenzione in modo più mirato ed efficace, adattando gli interventi esattamente alle
esigenze della turbina in base alle circostanze operative reali piuttosto che ai piani prestabiliti.
Droni e sistemi automatizzati
La manutenzione delle turbine eoliche è stata trasformata dalla tecnologia dei droni e dai sistemi di ispezione automatizzati, soprattutto per quanto riguarda le ispezioni accurate ed efficaci delle pale. Queste tecniche offrono un sostituto più sicuro ed
economico alle tradizionali ispezioni manuali, che spesso sono pericolose e richiedono molto tempo. Anche in condizioni meteorologiche avverse o in aree isolate difficilmente raggiungibili dal personale umano, i droni dotati di telecamere e sensori ad alta
risoluzione possono raccogliere rapidamente e con precisione i dati sullo stato delle pale delle turbine. In questo modo si riducono al minimo i tempi di inattività necessari per le ispezioni, diminuendo al contempo il pericolo per il personale addetto alla manutenzione.
Inoltre, i sistemi automatizzati sono in grado di valutare i dati in tempo reale e di fornire una diagnostica accurata che permette di effettuare scelte di manutenzione tempestive e ben informate, aumentando così l’efficienza operativa e la durata di vita delle turbine eoliche. I droni possono essere utilizzati anche in collaborazione con i gemelli digitali, che creerebbero una rappresentazione virtuale delle turbine eoliche, simulando e analizzando le condizioni senza interferenze fisiche.
