Nuovo design per un efficiente sfruttamento dell'energia

Baumüller e Solutions 4 Energy sviluppano insieme piccoli impianti eolici con un efficiente generatore

Layout dell’impianto eolico

I combustibili fossili sono sempre meno adatti al futuro, pertanto le energie rinnovabili continuano la loro avanzata. Un'importante fonte di energia alternativa in Germania e nel mondo è l'energia eolica. In questo Paese, tuttavia, i luoghi adatti per i grandi impianti eolici si stanno già esaurendo. Il costruttore di impianti eolici Solutions 4 Energy, con i suoi piccoli impianti eolici, permette l'apertura di ulteriori siti alternativi con una resa annua media di 100.000 kWh a seconda dell'impiego. Con questo sistema si offre una soluzione interessante per Comuni, aziende agricole e medie imprese.

Alla fine del 2014 è stato dato il via libera allo sviluppo del piccolo impianto eolico (KWEA) 30K16. Solutions 4 Energy si è concentrata su tre requisiti: nessun olio nel sistema per ridurre al minimo la manutenzione, massimizzare quanto più possibile l'efficienza e assicurare gli stessi standard di sicurezza dei grandi impianti eolici. Il ruolo di partner di sviluppo per un generatore adatto che permetta di soddisfare questi requisiti è stato assunto da Baumüller, l'azienda di Norimberga specializzata nei sistemi di azionamento e automazione.

Funzionamento con tensione di rete o approvvigionamento energetico decentralizzato

Il risultato è un impianto che offre un alto rendimento, bassi cicli di manutenzione e flessibilità elevata con un concetto innovativo per il raffreddamento del generatore e una nuova tecnologia nella zona delle pale del rotore. Con la resa energetica di un sistema possono essere fornite circa 25 famiglie medie di 4 persone, ognuna delle quali ha consumato circa 4.000 kWh di elettricità in Germania nel 2017. Il KWEA può essere collegato alla rete elettrica per l'immissione in rete o utilizzata per la fornitura di energia decentralizzata autosufficiente. L'impianto è disponibile in una versione black start, cioè può essere usato senza una connessione di rete; un aspetto importante per l'uso in aree remote, ad esempio in Africa o in Sudamerica. Solutions 4 Energy sta attualmente lavorando a un concetto per l'immagazzinamento dell'elettricità e ad altre versioni di funzionamento della rete a isola, in modo che sia possibile anche un approvvigionamento energetico permanentemente affidabile senza la necessità di colmare i periodi di vento debole, ad esempio con generatori diesel.

Massimo rendimento con la tecnologia Pitch

Il generatore eolico DSHT-650 di Baumüller è il cuore del piccolo impianto eolico e raggiunge un rendimento molto alto per consentire la massima resa energeticaIl diametro del rotore del 30K16 è 16 metri e lo rende molto indicato per i punti soggetti a forte vento. Per le zone con venti deboli è disponibile la versione successiva 30K20, in grado di compensare venti più deboli con un rotore di 20 metri di diametro. I KWEA sono disponibili con mozzi a 22, 32 e 40 metri di altezza. Qui era importante che anche l’impianto più alto rimanesse sotto i 50 metri per mantenere il più semplice possibile il processo di approvazione. Nella regolazione delle pale, Solutions 4 Energy impiega la tecnologia Pitch. Vale a dire, le pale del rotore sono sempre portate nella posizione aerodinamica ottimale per assicurare il massimo rendimento. Il sistema Pitch è inoltre alla base della funzione black start dell’impianto, in quanto permette un avviamento più lento dell’impianto senza il rischio di improvvisi sovraccarichi della rete.

Tutto elettrico e senza olio

Solutions 4 Energy ha dato particolare importanza a una soluzione completamente elettrica e assolutamente senza olio. Per ottenere questo, anche la frenata deve essere elettrica e la trasmissione deve essere realizzata senza riduttore. Con il sistema senza olio e senza riduttore, il gestore beneficia di cicli di manutenzione più lunghi e quindi di bassi costi operativi e della massima efficienza. Il primo impianto di prova è attualmente in funzione a Sankt Michaelisdonn, Amburgo. Qui viene effettuato un test di durata di 35 settimane per poter testare la disponibilità effettiva e la resa dell’impianto.

Design efficiente: generatore con un innovativo concetto di raffreddamento

Il generatore è disposto direttamente dietro le pale del rotore e viene raffreddato esclusivamente dal flusso d'aria delle pale attraverso le alette di raffreddamento.Il cuore del KWEA è il suo generatore. Lo stesso vale per l'affidabilità e la resa per il gestore. Baumüller ha sviluppato il generatore DSHT-650, installato direttamente dietro le pale del rotore dell’impianto eolico, soprattutto per le esigenze del KWEA. Il DSHT è un generatore sincrono multipolare. Il rendimento molto elevato, testato al 91,4 per cento a pieno carico nel KWEA, consente quindi la massima resa energetica. Il generatore ha un diametro di 1300 millimetri e una lunghezza di 330 millimetri. Grazie al suo principio costruttivo multipolare, il DSHT assicura, anche a bassa velocità, il funzionamento uniforme delle pale del rotore. In tal modo viene impedito il trasferimento delle vibrazioni alle pale del rotore a causa delle elevate coppie d'impuntamento.

Un clou particolare del generatore è il raffreddamento senza ventola separata. Solutions 4 Energy ha chiesto di non spendere energia elettrica per un ventilatore separato in quanto ciò ridurrebbe la resa complessiva dell'impianto. Baumüller risolve il problema con un design particolare del generatore con alette di raffreddamento. Il raffreddamento è fornito dal flusso d'aria naturale che passa attraverso le alette di raffreddamento situate trasversalmente rispetto alle pale del rotore, all'esterno del generatore, garantendo così un raffreddamento sufficiente. Questo è possibile perché il generatore con la sua efficienza particolarmente elevata produce solo poco calore di scarto. Un'altra caratteristica speciale è il rivestimento del generatore. Solutions 4 Energy con il suo KWEA rispetta la CEI 61400-1 ed è l'unico produttore ad offrire gli stessi standard richiesti per i grandi impianti eolici. Per ottenere questa certificazione, deve essere garantita per venti anni la resistenza dell'impianto alle intemperie. Baumüller raggiunge con una vernice speciale l'elevato livello di protezione dalla corrosione richiesto per il DSHT.

Conclusione

Con l'innovativo design del generatore Baumüller e il know-how degli specialisti dell'energia eolica di Solutions 4 Energy, è stato creato un efficiente impianto eolico di piccole dimensioni che soddisfa i più alti requisiti di sicurezza, affidabilità ed efficienza.