Tecnologia e servizi HBM per la costruzione della prima centrale eolica offshore in Germania

L’efficiente generazione di energia elettrica senza inquinamento dell’ambiente assume sempre maggiore importanza in tempi di alti prezzi dei beni e di crescente consapevolezza ecologica dei consumatori.

Nell’ambito del progetto di ricerca OGOWin per la costruzione del primo prototipo di centrale elettroeolica offshore, la HBM fornisce ed installa le apparecchiatura di prova e misura.nell’impianto pilota a Bremerhaven, Germania. La sfida consiste nell’installare apparecchiature che resistano alle estreme sollecitazioni a cui i modelli di produzione saranno successivamente soggetti nelle avverse condizioni ambientali in alto mare.

Le centrali eoliche offshore consistono di molte turbine eoliche installate lontano in mare aperto, per produrre energia elettrica pulita.  Si tratta di un concetto accattivante che, tuttavia, è di difficile realizzazione dato che i materiali impiegati sono soggetti a notevoli sollecitazioni causate dal vento, dalle onde e dall’acqua salata. Per tale ragione, il Ministero Federale Tedesco per Ambiente, Conservazione della Natura e Sicurezza Nucleare (BMU) ha finanziato la ricerca e l’ottimizzazione sulle strutture di fondazione delle centrali eoliche offshore (OGOWin) per quanto concerne l’impiego dei materiali, i processi di assemblaggio ed i nuovi metodi di costruzione delle strutture portanti delle centrali. Prima dell’impiego attuale delle strutture di fondazione sul fondo del mare, il progetto OGOWin era focalizzato nella ricerca sulle piattaforme offshore.

I due componenti principali di una centrale elettro-eolica sono la struttura portante (rivestimento e torre) e la gondola con le pale del rotore per generare l’energia elettrica dal vento. L’oggetto di studio principale del progetto OGOWin è la gondola del generatore. Lo scopo della ricerca è la riduzione  del materiale impiegato, dato che l’acciaio è costoso e la gondola pesa circa 350 tonnellate. Inoltre si deve monitorare continuamente lo stato della centrale eolica. I cicli di manutenzione e la vita operativa residua vengono dedotti dai risultati del monitoraggio.

Il Centro per l’Energia Eolica e la Tecnologia Marina (SWMT) Fraunhofer in Bremerhaven, Germania, è responsabile per la progettazione e la conduzione delle apparecchiature di misura sulla struttura portante. La HMB ha realizzato ed installato l’apparecchiatura di prova e misura per conto della Fraunhofer CWMT. La HBM fu scelta anche per la positiva esperienza ed i convincenti risultati con il FINO1, una piattaforma di ricerca  per centrali eoliche offshore, per cui essa fornì l’equipaggiamento di prova e misura già nel 2003, compresa l’installazione a tenuta stagna degli estensimetri elettrici. L’impianto fu usato senza alcun problema per parecchi anni finché una tempesta eccezionale distrusse parte della piattaforma. Inoltre la HBM dispone di un service competente ed internazionale, in grado di risolvere i problemi sul posto rapidamente e con affidabilità. Per ultimo, ma non meno imporante, la HBM offre sia la tecnologia elettrica che quella ottica da una sola sorgente, in modo che venga garantita la riproducibilità.

Nell’ambito del progetto OGOWin, il compito della HBM comprendeva l’installazione di estensimetri elettrici ed a fibra ottica nei punti “stressati” della gondola, nel cablaggio degli amplificatory HBM e nella trasmissione dei valori di misura al Centro Fraunhofer. Lo scopo consisteva nel provare ambedue le tecnologie (ottica, con gli estensimetri basati su filamento di Bragg,e elettrica, con gli estensimetri a resistenza tradizionali) per quanto concerne la riproducibilità dei risultati e l’idoneità all’impiego in centrali elettroeoliche offshore.

Per implementare il concetto di prova e misurazione, la HBM fornì l’hardware ed il software necessario (sistema di amplificatori MGC, interrogatori opto-elettrici, software catman®) ed installo circa 70 estensimetri sulla gondola. Molti punti di misura ebbero doppia configurazione, cioè furono installati estensimetri di entrambe le tecnologie. In particolare fu focalizzata l’analisi del comportamento statico e dinamico dei nodi di ghisa di nuova progettazione ed usati per la prima volta. I punti di misura furono ricoperti con molteplici strati di rivestimento protettivo in modo da resistere a parecchi anni di uso continuo in acqua fino alla profondità di 40 metri. Mediante cavi resistenti all’acqua di mare, i dati acquisiti venivano trasmessi agli amplificatori situati al piede della torre e trasferiti alla Fraunhofer ad intervalli di tempo prefissati. Al Centro, i dati venivano visualizzati, convertiti ed analizzati usando il software catman® della HBM.