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GE prende le turbine eoliche senza ingranaggi
Con un nuovo acquisto, DARE sta scommettendo su una tecnologia a turbina in fase iniziale che potrebbe rendere i parchi eolici offshore più economici da mantenere. L'acquisizione di ScanWind , con sede a Trondheim, Norvegia, ha anche assicurato a GE un punto d'appoggio nel crescente mercato dell'energia eolica offshore.
Una velocità: ScanWind sta testando turbine eoliche senza ingranaggi da 3,5 megawatt sulla costa norvegese dal 2003.
Invece dei riduttori, ScanWind utilizza una nuova tecnologia di generatore a trasmissione diretta nelle sue turbine da 3,5 megawatt. Ciò rende le turbine più affidabili, afferma la società, riducendo i tempi di fermo e i costi di riparazione, una considerazione particolarmente importante per le turbine offshore, dove è più costoso inviare tecnici per la manutenzione. ScanWind sta testando le turbine sulla costa norvegese dal 2003.
GE, con sede a Fairfield, CT, è il secondo produttore mondiale di turbine eoliche, con oltre 12.000 turbine installate a livello globale. Ma il portafoglio di energia eolica offshore di GE è stato finora minimo e la società vuole espandere le sue offerte offshore. Acquisendo ScanWind, trasferendo la sua esperienza e conoscenza dell'eolico onshore e aggiungendo tecnologie come il monitoraggio e il rilevamento a distanza, GE spera di poter realizzare un prodotto eolico offshore solido ed economico.
Nelle turbine eoliche convenzionali, le pale fanno girare un albero che è collegato tramite un riduttore al generatore. Il cambio converte la velocità di rotazione delle pale, da 15 a 20 rotazioni al minuto per una grande turbina da un megawatt, nelle 1.800 rotazioni al minuto più veloci di cui il generatore ha bisogno per generare elettricità. Le turbine eoliche sono molto diverse da qualsiasi altra applicazione di cambio, afferma Sandy Butterfield, ingegnere capo del programma eolico presso il Laboratorio Nazionale Energie Rinnovabili a Golden, CO. Stai passando da una velocità molto bassa a una velocità elevata. In genere è il contrario.
Le ruote multiple e i cuscinetti in una scatola del cambio di una turbina eolica subiscono uno stress tremendo a causa della turbolenza del vento e un piccolo difetto in uno qualsiasi dei componenti può portare la turbina a fermarsi. Questo rende il cambio la parte di una turbina che richiede più manutenzione. I riduttori delle turbine offshore, che affrontano velocità del vento più elevate, sono ancora più vulnerabili di quelli delle turbine onshore. Butterfield sta conducendo uno studio sull'affidabilità del cambio con i produttori di turbine per identificare i punti deboli di progettazione che potrebbero essere evitati.
Il design della turbina di ScanWind elimina completamente il cambio. Invece, l'albero del rotore è collegato direttamente al generatore, che gira alla stessa velocità delle pale.
In un generatore a turbina, i magneti ruotano attorno a una bobina per produrre corrente: più velocemente girano i magneti, più corrente viene indotta nella bobina. Per compensare la velocità di rotazione più lenta di un generatore a trasmissione diretta, il raggio di rotazione viene aumentato, aumentando efficacemente la velocità con cui i magneti si muovono attorno alla bobina.
vento del nord: ScanWind ha installato turbine lungo la costa norvegese.
L'eliminazione del cambio dalla turbina eolica [rimuove] la parte tecnicamente più complicata della macchina, migliorando intrinsecamente l'affidabilità, afferma Henrik Stiesdal , chief technology officer di Siemens AG . Inoltre, se nel generatore viene utilizzato un magnete permanente, come nel caso delle turbine più recenti, l'efficienza aumenta ancora di più. Questo perché, a differenza dei generatori elettromagnetici di oggi, i magneti permanenti non hanno bisogno di energia.
I generatori a trasmissione diretta attualmente costano più dei sistemi a ingranaggi e sono dal 15 al 20 percento più pesanti. Tuttavia, la decisione di GE di acquistare ScanWind è intelligente, afferma Butterfield. Le macchine offshore sono così costose in termini di manutenzione che alcune persone pensano che il compromesso inclini a favore dei generatori a trasmissione diretta, afferma. Sono ottimista sul fatto che ci sia una tecnologia là fuori che aiuterà a ridurre i generatori a trasmissione diretta in parità con il peso e il costo dei sistemi a ingranaggi.
Siemens crede certamente di sì. Il leader nell'energia eolica offshore sta testando due turbine a trasmissione diretta da 3,6 megawatt vicino alla Danimarca da oltre un anno. Stiesdal afferma che la tecnologia ha dimostrato di funzionare altrettanto bene dei riduttori in termini di potenza, vibrazioni, temperatura, rumore e affidabilità. Ora si tratta di abbatterne il costo.
GE, nel frattempo, prevede di avere un prodotto pronto per il mercato entro la fine del 2012. Inizialmente si rivolge al mercato europeo perché quasi tutti i 1.473 megawatt di energia eolica offshore attualmente disponibili provengono da installazioni lungo le coste europee. Secondo gli analisti del settore, questa capacità deve raggiungere i 30.000 megawatt entro il 2020 se l'Unione europea vuole raggiungere i suoi obiettivi in materia di energie rinnovabili. Uno dei motivi per scegliere ScanWind, afferma GE, è dovuto alla presenza dell'azienda nei paesi nordici, che, insieme a Regno Unito e Germania, sono i punti più luminosi per l'energia eolica offshore.