Il vento offshore galleggiante è una promessa per il verticale

Jul 25, 2023

A lungo relegate ai margini dell’industria eolica, le turbine eoliche ad asse verticale (VAWT) potrebbero avere una nuova prospettiva di vita sulle piattaforme galleggianti.

L'azienda svedese SeaTwirl ha recentemente fatto scalpore con il suo progetto VAWT galleggiante offshore, incluso l'annuncio di questa settimana di aver ottenuto un brevetto in Cina, che dovrebbe diventare il più grande mercato eolico offshore del mondo entro pochi anni.

Il brevetto, approvato di recente anche negli Stati Uniti secondo SeaTwirl, riguarda un progetto che consentirebbe di sostituire il generatore e l'alloggiamento dei cuscinetti appena sopra la superficie dell'acqua con una barca, tagliando i costi di installazione e manutenzione e minimizzando i tempi di fermo.

La maggior parte delle delicate apparecchiature delle turbine eoliche offshore ad asse orizzontale standard si trovano in alto sopra l’acqua, rendendo le riparazioni più difficili e pericolose.

Il mese scorso SeaTwirl ha dichiarato di aver ottenuto il sostegno della società di logistica offshore NorSea e del gruppo belga Colruyt per un progetto da 70 milioni di corone svedesi (7 milioni di dollari) per costruire un prototipo da 1 megawatt del suo VAWT galleggiante. Il piano è quello di costruire il prototipo S2 nel 2020, molto probabilmente in Norvegia, ha detto a GTM il CEO di SeaTwirl Gabriel Strängberg.

L'ondata di annunci di SeaTwirl arriva dopo che una ricerca condotta lo scorso anno dai Sandia National Laboratories con sede negli Stati Uniti ha scoperto che potrebbe esserci un potenziale significativo per le VAWT di ridurre il costo dell'energia eolica offshore su piattaforme galleggianti.

Lo studio quinquennale da 4,1 milioni di dollari ha scoperto che i VAWT potrebbero potenzialmente ridurre i costi delle turbine eoliche offshore galleggianti, dell’installazione e della manutenzione eliminando la necessità di riduttori, alberi ad alta velocità, sistemi di imbardata e gondole, che sono tutti soggetti a guasti.

Ma l’attrazione principale delle VAWT rispetto alle turbine eoliche ad asse orizzontale (HAWT) in un contesto offshore è che potrebbero potenzialmente funzionare con piattaforme galleggianti più economiche.

"Per l'eolico offshore galleggiante, la piattaforma è il principale contributore al costo livellato dell'elettricità", ha detto a GTM il dottor Brandon Ennis, responsabile della ricerca, del dipartimento di tecnologie per l'energia eolica di Sandia.

"Se si dispone di un rotore leggermente più costoso ma di un costo della piattaforma sostanzialmente ridotto, questo potrebbe rappresentare un vantaggio per il sistema."

Sebbene sia ancora agli inizi, si prevede che l’energia eolica offshore galleggiante decollerà negli anni 2020 man mano che i suoi costi diminuiranno e molti dei migliori siti per parchi eolici offshore in acque meno profonde saranno esauriti.

Una grande sfida per gli HAWT sulle piattaforme galleggianti è che molti dei componenti più pesanti della turbina, come la trasmissione e il generatore, si trovano in alto sopra l’acqua.

Ciò crea un grande momento ribaltante che la piattaforma galleggiante deve stabilizzare, solitamente aggiungendo massa alla sottostruttura. Con i VAWT come il progetto Darrieus studiato a Sandia, i componenti pesanti si troverebbero tutti alla base della turbina.

Ciò non solo contribuirebbe alla sua stabilità, ma renderebbe anche più semplice ed economica la manutenzione e le riparazioni.

Un altro vantaggio dei VAWT è che, a differenza degli HAWT, sono insensibili alla virata del vento, dove il vento cambia direzione n con l'altezza.

Infine, secondo Quest Floating Wind Energy, una società di analisi specializzata, i VAWT potrebbero aiutare a superare gli effetti di scia associati ai parchi eolici basati su HAWT.

"L'industria sta guardando a turbine sempre più grandi", ha affermato Erik Rijkers, direttore dello sviluppo e della strategia di mercato di Quest. "La turbina GE da 12 megawatt si estende su 220 metri. Ciò significa che i galleggianti devono essere distanziati di circa 1,5 chilometri [l'uno dall'altro], il che si traduce in grandi costi di cablaggio."

Al contrario, ha affermato, studi condotti in Francia suggeriscono che due VAWT posizionati su un singolo galleggiante migliorerebbero effettivamente le prestazioni reciproche, riducendo le esigenze di cablaggio e rendendo la tecnologia una buona scommessa per ambienti angusti come nei laghi.

Inoltre, mentre gli HAWT più grandi rendono le cose sempre più difficili per le fondazioni galleggianti, nel caso dei VAWT un aumento delle dimensioni potrebbe migliorare le prestazioni e l’efficienza dei costi. "Offshore, si ottiene una migliore efficienza per l'upscaling", ha affermato Ennis.