La tecnologia dei gemelli digitali può ridurre i costi consentendo progetti più efficienti che richiedono meno risorse.

Il percorso verso l’azzeramento delle emissioni nette, fondamentale per mitigare gli impatti dei cambiamenti climatici, ha puntato i riflettori globali sul potenziale dell’energia eolica offshore. In particolare, istituzioni come l’Agenzia internazionale per le energie rinnovabili (IRENA) hanno sottolineato il ruolo centrale del settore in questa trasformazione del sistema energetico. IRENA ha fissato obiettivi ambiziosi che richiedono l’implementazione di almeno 2.000 GW di energia eolica offshore entro il 2050 per mantenere il percorso volto a limitare il riscaldamento globale a 1,5° C e raggiungere emissioni nette pari a zero entro la metà del secolo. Tuttavia, questo percorso non è privo di ostacoli significativi.

Uno degli ostacoli più consistenti che il settore deve affrontare e che ne frena la crescita sono i crescenti costi delle spese in conto capitale. Una complessa confluenza di fattori, tra cui l’inflazione globale, un pandemico e geopolitico conflitto in corso in Europa, hanno fatto lievitare i costi delle materie prime essenziali.

Questi minerali essenziali costituiscono la spina dorsale dei processi produttivi dell’industria eolica, dal rame, zinco e manganese al cromo, nichel, molibdeno e elementi delle terre rare. Tuttavia, i loro costi sono aumentati drasticamente tra gennaio 2020 e marzo 2023, da un aumento del 23% per lo zinco a uno sconcertante 285% per il molibdeno. Questa inflazione dei prezzi ha portato ad un corrispondente aumento dei costi delle turbine eoliche, che negli ultimi due anni sono aumentati del 38%.

Costi in aumento: ostacolo per gli OEM

Gli effetti a catena di questi costi crescenti sono fortemente avvertiti dai produttori di apparecchiature originali (OEM), che stanno perdendo miliardi. Vestas, uno dei principali fornitori di turbine onshore, ha registrato una perdita netta di 1 miliardo di euro (1 miliardo di dollari) nei primi nove mesi del 2022. Allo stesso modo, Siemens Gamesa ha chiuso l’anno fiscale 2021 con una perdita netta di 940 milioni di euro (1 miliardo di dollari). Nella prima metà del 2022, Nordex, il terzo fornitore europeo, ha riportato una perdita netta di 283 milioni di euro (302,7 milioni di dollari). Nel tentativo di compensare queste perdite e proteggersi dalle pressioni inflazionistiche sui costi, Vestas ha aumentato il prezzo di vendita delle sue turbine eoliche di oltre il 20%, raggiungendo il prezzo più alto dell’ultimo decennio, come rivelato dal CEO Henrik Andersen in agosto.

La strada verso l’obiettivo dell’azzeramento delle emissioni nette richiederà alla fine la costruzione di turbine più grandi e potenti in grado di generare una maggiore quantità di elettricità. Tuttavia, con l’aumento vertiginoso dei costi, l’industria deve trovare una soluzione che non aggravi questo onere finanziario. 

La chiave sta nell’ottimizzare la progettazione delle turbine per creare strutture più leggere che richiedano materie prime meno costose.

L’energia eolica offshore galleggiante rappresenta un’opportunità significativa in questo senso. Le pratiche di progettazione tradizionali in questo settore hanno spesso portato a strutture conservative e, quindi, più pesanti e costose. Tuttavia, utilizzare le risorse esistenti in modo più efficiente con un’innovazione più ponderata è ora fondamentale per sbloccare il vasto potenziale del settore.

Gemelli digitali

È qui che entra in gioco il potenziale di trasformazione della tecnologia del gemello digitale. Questa tecnologia consente un rapido screening dei modelli e confronti completi dei progetti con un livello di precisione precedentemente irraggiungibile. Consentendo a ingegneri e progettisti di simulare e testare varie configurazioni e scenari, la tecnologia del gemello digitale ha aperto la porta a ottimizzazioni di progettazione che un tempo erano considerate impossibili.

Un esempio è il progetto DigiFloat, una collaborazione tra Akselos e Principle Power. Questa iniziativa ha creato il primo gemello digitale al mondo studiato appositamente per le applicazioni eoliche offshore galleggianti. Il progetto ha notevolmente migliorato le capacità di progettazione consentendo di manipolare e testare una replica digitale dettagliata di una turbina eolica galleggiante in varie condizioni, consentendo strutture più snelle ed economiche.

Come illustra il progetto DigiFloat, la tecnologia del gemello digitale può ridurre i costi consentendo progetti più efficienti che richiedono meno risorse. Ciò ha il potenziale per alleviare l’onere finanziario attualmente sostenuto dagli OEM e fungere da catalizzatore per la crescita del settore, accelerando i progressi verso gli ambiziosi obiettivi 2050 fissati dall’IRENA.

La speranza per un futuro più verde

Nonostante le sfide significative, tra cui l’aumento dei costi di capitale, l’industria eolica offshore ha soluzioni promettenti all’orizzonte. La tecnologia del gemello digitale, come illustrato dal pionieristico progetto DigiFloat, è destinata a rivoluzionare la progettazione delle turbine, riducendo i costi e l’utilizzo delle risorse. Tali progressi innovativi offrono la speranza per un’industria più sostenibile e resiliente, fornendo un percorso cruciale verso obiettivi climatici ambiziosi. In questo momento l’industria sta navigando controvento, ma la promessa di un futuro più verde e pulito, alimentato in modo significativo dall’energia eolica, è a portata di mano.

Fonte: Offshore Magazine

Foto: Principle Power , Video: Akselos