“La transizione energetica ha bisogno di pensatori veramente innovativi; garantire che le principali risorse rinnovabili come l’energia eolica onshore possano soddisfare la domanda mondiale“

Ospitiamo oggi un interessante spunto della Mammoet, impresa olandese che fornisce soluzioni per il sollevamento, il trasporto, l’installazione e lo smantellamento di progetti, per progetti di grandi e piccole dimensioni. Con l’illustrazione della propria idea di WTA, una gru per l’assemblaggio delle turbine eoliche che utilizza come supporto la torre stessa delle turbine.

Turbine modificate ma stessa modalità d’installazione

Sebbene le dimensioni e la forma delle turbine eoliche onshore siano cambiate per ottimizzarne l’efficienza, il modo in cui sono installate non è cambiato. Anche se sono stati apportati alcuni miglioramenti all’altezza e ai carichi a cui le gru possono operare, il metodo fondamentale di utilizzo delle gru cingolate e delle gru montate su camion non è cambiato da decenni. 

C’è una certa ironia in questo perché lo sviluppo delle turbine come metodo praticabile per catturare l’energia eolica ha richiesto molto meno tempo. Nel 1888 l’ingegnere americano Charles Brush creò una piccola turbina a funzionamento automatico per alimentare la sua casa. Dal 1896 al 1902, lo scienziato danese e pioniere dell’industria Poul la Cour sviluppò il suo prototipo di sistema trasformandolo in una fonte di energia funzionante per il villaggio di Askov, che rimase attivo fino al 1958. 

Oggi, l’industria persegue ancora lo stesso obiettivo di la Cour: generare la massima quantità di energia da ogni singolo asset. Più energia eolica non solo significa che ci avviciniamo a un futuro a zero emissioni di carbonio, ma man mano che le turbine crescono in dimensioni e produzione, ciò ci consente anche di utilizzare meno risorse nella loro produzione, installazione e manutenzione, riducendo i costi di produzione. 

Anche se ora abbiamo optato per un numero ottimale di lame, il lavoro pionieristico continua su come ottenere maggiori dimensioni di lunghezza della pala e altezza del mozzo per aumentare la produzione. Ciò ha portato ad aspettarsi che la produzione di energia onshore crescerà da una media di 2,8 MW per turbina nel 2018 fino a 5 MW entro il 2025.

Costruire meglio

Nonostante questi progressi, c’è stata poca innovazione nel modo in cui i componenti delle turbine vengono installati e, man mano che crescono sempre di più, i limiti delle apparecchiature convenzionali verranno presto raggiunti sia per l’assemblaggio che per la manutenzione. Sono necessarie nuove soluzioni per garantire che la tecnologia di sollevamento non diventi un collo di bottiglia per l’espansione dell’energia eolica.

Inoltre, potrebbero essere apportate notevoli riduzioni alla pianificazione del progetto se si riuscissero a trovare nuovi metodi di gestione e installazione dei componenti. Accelerare questi elementi, migliorando al tempo stesso la sicurezza e la precisione, significherebbe che le risorse potrebbero essere collegate alla rete più rapidamente, contribuendo ai livelli di energia rinnovabile e ripagando prima l’investimento effettuato su di esse. Naturalmente, potenziare la fase di costruzione in questo modo ridurrebbe il costo complessivo di costruzione.

Abbiamo esplorato le molteplici aree dei progetti eolici onshore che potrebbero trarre vantaggio da un nuovo approccio. Poiché le altezze dei mozzi a terra crescono fino a superare regolarmente i 165 m, meno gru saranno in grado di operare alle altezze richieste per installarle. 

Anche se potrebbe essere fattibile produrre gru più grandi nei formati esistenti – in particolare gru a torre – ciò creerebbe problemi di per sé, poiché ci saranno più parti da portare sul posto, requisiti potenzialmente maggiori di scavo e minore resilienza alle condizioni del vento dato il profilo risultante della gru. Tutto ciò potrebbe causare ritardi che avrebbero un grande impatto sui tempi e sui relativi costi.

Con la crescita delle turbine, sarebbero necessari più motori e rimorchi per portare i componenti della gru sul posto; inoltre, sarebbe necessario preparare una superficie più ampia per creare supporti rigidi adeguati in ciascuna posizione della turbina su cui la gru verrà montata e su cui potrà operare. Questi fattori aggiungerebbero tempo e costi significativi ai progetti.

La risposta è stata riconsiderare il modo in cui le gru si sostenevano. La maggior parte dei componenti della gru che devono essere spostati, mobilitati e smobilitati tra le turbine sono lì solo per supportare il lavoro di sollevamento. Richiedono tempo e denaro per gestire e aumentare il peso depositato a terra mediante l’attrezzatura di sollevamento e quindi il supporto rigido richiesto, ma non eseguono l’assemblaggio da soli. E se potessero in qualche modo essere sostituiti?

Salendo in alto

Questo pensiero ci ha portato a sviluppare la gru di assemblaggio di turbine eoliche (WTA), che utilizza invece la torre della turbina stessa come supporto.

La WTA opera utilizzando un sistema di punti di ancoraggio situati sulle ali superiore e inferiore di ciascuna sezione della torre.

Una volta installata una nuova sezione, la WTA può essere spostata su di essa e la gru si spinge verso l’alto per ripetere il processo.

Ciò significa che l‘altezza di sollevamento è praticamente illimitata, eliminando le barriere che iniziano ad essere affrontate da altri formati di gru. Ci sono anche altri vantaggi chiave:

1. Mobilitazione e smobilitazione ottimizzate. La WTA necessita solo di 9 viaggi in rimorchio per essere spostata da e verso il sito, rendendo questo elemento molto più efficiente rispetto alle alternative convenzionali. 
2. Processo di trasferimento più rapido. Una volta sul posto, la WTA ha bisogno solo di 5 viaggi in roulotte per essere spostata da un pad all’altro.
3. Operazioni più sicure. Il design della WTA avvicina la gru e l’operatore all’area di lavoro, rendendo il montaggio più sicuro e più semplice.
4. Sono necessarie dimensioni molto limitate del supporto rigido. Ciò riduce la necessità di opere civili in cantiere, e quindi i costi. 
5. Maggiore resistenza alle intemperie. La WTA è in grado di operare con velocità del vento fino a 20 metri al secondo, rispetto ai circa 10 metri al secondo delle altre gru. Ciò significa che è meno probabile che debba interrompere il lavoro in caso di maltempo.
6. Minori emissioni di carbonio. La WTA è alimentata elettricamente, mentre la ridotta necessità di lavori civili, di mobilitazione e di trasferimento aiuta anche a ridurre al minimo le emissioni attraverso una riduzione del lavoro in cantiere e della mobilitazione delle attrezzature edili verso e intorno al sito. 

La spinta verso turbine eoliche onshore più grandi per ottenere costi di produzione inferiori giocherà un ruolo chiave nella decarbonizzazione del nostro pianeta. Ma la tecnologia utilizzata per installare queste risorse deve tenere il passo per garantire la transizione il più rapidamente possibile. La WTA di Mammoet raggiunge questo obiettivo, contribuendo a installare hub di maggiore altezza con una minore richiesta di orari.

Fonte e foto: Mammoet