Le turbine eoliche sono una componente fondamentale nella transizione globale verso le emissioni zero. In questo articolo esaminiamo la tecnologia dei sensori che ne garantisce il funzionamento sicuro ed efficiente.
Le turbine eoliche hanno una durata di vita prevista di 25 anni e i sensori svolgono un ruolo chiave nel garantire che raggiungano tale durata. Misurando la velocità del vento, le vibrazioni, la temperatura e altro ancora, questi minuscoli dispositivi assicurano che le turbine eoliche funzionino in modo sicuro ed efficiente.
Le turbine eoliche devono anche essere economicamente sostenibili. In caso contrario, il loro utilizzo sarà considerato meno pratico rispetto ad altre forme di energia pulita o persino ai combustibili fossili. I sensori possono fornire dati sulle prestazioni che gli operatori dei parchi eolici possono utilizzare per raggiungere la massima produzione di energia.
La tecnologia di sensori più elementare per le turbine eoliche rileva vento, vibrazioni, spostamenti, temperatura e sollecitazioni fisiche. I seguenti sensori aiutano a stabilire le condizioni di riferimento e a rilevare quando le condizioni si discostano significativamente da esse.
La capacità di determinare la velocità e la direzione del vento è fondamentale per valutare le prestazioni dei parchi eolici e delle singole turbine. Durata, affidabilità, funzionalità e robustezza sono i criteri principali nella valutazione dei vari sensori del vento.
La maggior parte dei moderni anemometri sono meccanici o a ultrasuoni. Gli anemometri meccanici utilizzano una coppa e una paletta rotanti per determinare velocità e direzione del vento. I sensori a ultrasuoni inviano impulsi ultrasonici da un lato dell'unità sensore a un ricevitore sull'altro lato. La velocità e la direzione del vento vengono determinate misurando il segnale ricevuto.
Molti operatori preferiscono i sensori del vento a ultrasuoni perché non richiedono ricalibrazione. Ciò consente di installarli in luoghi dove la manutenzione è difficoltosa.
Rilevare vibrazioni e qualsiasi movimento è fondamentale per monitorare l'integrità e le prestazioni delle turbine eoliche. Gli accelerometri sono comunemente utilizzati per monitorare le vibrazioni all'interno di cuscinetti e componenti rotanti. I sensori LiDAR sono spesso impiegati per monitorare le vibrazioni della torre e tracciare eventuali movimenti nel tempo.
In alcuni ambienti, i componenti in rame utilizzati per trasmettere la potenza delle turbine possono generare elevate quantità di calore, causando pericolose ustioni. I sensori di temperatura possono monitorare i componenti conduttivi soggetti a surriscaldamento e prevenire danni attraverso interventi di risoluzione dei problemi automatici o manuali.
Le turbine eoliche sono progettate, costruite e lubrificate in modo da prevenire l'attrito. Una delle aree più importanti per ridurre l'attrito è quella intorno all'albero motore, il che si ottiene principalmente mantenendo una distanza critica tra l'albero e i relativi cuscinetti.
I sensori a correnti parassite sono spesso utilizzati per monitorare il gioco dei cuscinetti. Se il gioco diminuisce, la lubrificazione si riduce, il che può portare a una diminuzione dell'efficienza e a danni alla turbina. I sensori a correnti parassite determinano la distanza tra un oggetto e un punto di riferimento. Sono in grado di resistere a fluidi, pressione e temperatura, il che li rende ideali per il monitoraggio del gioco dei cuscinetti in ambienti difficili.
La raccolta e l'analisi dei dati sono fondamentali per le operazioni quotidiane e la pianificazione a lungo termine. Il collegamento dei sensori a una moderna infrastruttura cloud consente l'accesso ai dati del parco eolico e un controllo di alto livello. Le moderne analisi possono combinare i dati operativi recenti con i dati storici per fornire informazioni preziose e generare avvisi automatici sulle prestazioni.
Le recenti innovazioni nella tecnologia dei sensori promettono di migliorare l'efficienza, ridurre i costi e incrementare la sostenibilità. Questi progressi riguardano l'intelligenza artificiale, l'automazione dei processi, i gemelli digitali e il monitoraggio intelligente.
Come molti altri processi, l'intelligenza artificiale ha notevolmente accelerato l'elaborazione dei dati dei sensori per fornire maggiori informazioni, migliorare l'efficienza e ridurre i costi. La natura stessa dell'IA implica che essa fornirà sempre più informazioni nel tempo. L'automazione dei processi utilizza i dati dei sensori, l'elaborazione automatizzata e i controllori logici programmabili (PLC) per regolare automaticamente l'inclinazione delle pale, la potenza erogata e altro ancora. Molte startup stanno integrando il cloud computing per automatizzare questi processi e rendere la tecnologia più facile da usare. Le nuove tendenze relative ai dati dei sensori delle turbine eoliche vanno oltre le problematiche legate ai processi. I dati raccolti dalle turbine eoliche vengono ora utilizzati per creare gemelli digitali delle turbine e di altri componenti dei parchi eolici. I gemelli digitali possono essere utilizzati per creare simulazioni e supportare il processo decisionale. Questa tecnologia è preziosa nella pianificazione dei parchi eolici, nella progettazione delle turbine, nelle analisi forensi, nella sostenibilità e altro ancora. Ciò è particolarmente utile per ricercatori, produttori e tecnici dell'assistenza.
Data di pubblicazione: 26 marzo 2024