Schaeffler ottimizza le turbine eoliche con l’approccio d’ingegneria a circuito chiuso

Le turbine eoliche hanno un ruolo decisivo nell’espansione delle energie rinnovabili. Schaeffler è partner di sviluppo strategico nel settore della tecnologia, sfruttando l’ingegneria “closed loop” per svolgere un ruolo chiave che va ben oltre la fornitura di soluzioni di supporto per l’eolico on- e offshore.

Lavorando in stretta collaborazione con i produttori di pale e moltiplicatori, l’azienda supporta lo sviluppo di turbine eoliche attraverso simulazioni di sistema all’avanguardia, test realistici e campagne di misurazione sul campo.

Un approccio decisivo per lo sviluppo

Questo approccio “closed loop engineering” consente di svolgere un ruolo decisivo nell’ulteriore sviluppo delle turbine eoliche, rendendole più economiche ed efficienti, come spiega Bernd Endres, Vice Presidente della Regional Business Unit Wind di Schaeffler: «Come suggerisce il termine “circuito chiuso”, le conoscenze acquisite attraverso la simulazione, i test e le misurazioni vengono reintrodotte nel processo di sviluppo del prodotto».

Schaeffler presenterà il suo approccio ingegneristico insieme a diverse altre soluzioni e servizi per l’industria dell’energia eolica con il motto “Driving Wind Energy Together. Innovative. Reliable. Cost-effective” alla fiera WindEnergy di Amburgo in Germania dal 24 al 27 settembre 2024 (pad. B5, stand 333).

Ottimizzazione del sistema

L’ottimizzazione della progettazione dei cuscinetti è fondamentale per massimizzare l’affidabilità delle turbine eoliche e l’economicità del loro funzionamento. L’approccio ingegneristico “closed loop” di Schaeffler inizia quindi con programmi di calcolo e simulazione all’avanguardia.

Si tratta di programmi specializzati nella simulazione multi-body che generano modelli dinamici altamente realistici di singoli cuscinetti volventi, strutture degli alloggiamenti e persino trasmissioni complete. Le simulazioni utilizzano l’apprendimento automatico e il cloud computing per ottimizzare sia la meccanica che la dinamica dei cuscinetti delle turbine eoliche.

Oltre ai classici cuscinetti volventi, Schaeffler può eseguire calcoli e simulazioni per i nuovi cuscinetti a strisciamento idrodinamici che ha sviluppato per i moltiplicatori delle turbine eoliche e che ora sono entrati nella produzione di serie.

Potenti impianti di test per i sistemi di cuscinetti

Come passo successivo nel suo approccio “closed loop”, Schaeffler sottopone i suoi sistemi di cuscinetti per turbine eoliche a test approfonditi, per garantirne l’affidabilità.

Già dal 2011, l’azienda utilizza il suo sistema di test Astraios per cuscinetti di grandi dimensioni, al fine di ottenere importanti informazioni sui carichi e sui momenti ribaltanti che influenzano le trasmissioni delle turbine eoliche. Questa struttura consente all’azienda di testare e validare rapidamente i nuovi prodotti sviluppati in condizioni realistiche.

Schaeffler è attualmente impegnata in un’ulteriore importante espansione della propria capacità di testing dei cuscinetti. A tal fine, a Lindø in Danimarca è in fase di costruzione l’impianto di testing più potente al mondo per i main bearings delle turbine eoliche, in collaborazione con LORC (Lindø Offshore Renewables Center) e R&D Test Systems (che ha fornito la foto qui sopra). L’impianto dovrebbe essere pronto per eseguire i primi programmi di prova entro la fine del 2025.

L’azienda ha svolto un ruolo importante nella definizione delle specifiche dell’impianto di testing e lo utilizzerà per testare i propri cuscinetti principali in collaborazione con i costruttori OEM di turbine eoliche.

I dati sul campo nella simulazione

Il terzo passo dell’approccio ingegneristico “closed loop” di Schaeffler, oltre alla simulazione e ai test, è il monitoraggio sul campo. Questo comporta il monitoraggio delle turbine prototipo da parte degli esperti Schaeffler durante le campagne di misurazione sul campo. I risultati di queste misurazioni vengono poi utilizzati per convalidare i parametri di progettazione originali del processo di simulazione o per avviare ulteriori ottimizzazioni.

L’attenzione è rivolta alla trasmissione, in particolare al sistema di cuscinetti dell’albero principale, poiché è qui che si sommano tutte le forze esercitate sulla turbina. Queste misure adottate in fase precoce consentono a Schaeffler di minimizzare i guasti del sistema e i costi ad essi associati, e allo stesso tempo massimizza la robustezza.

L’approccio “closed loop” significa anche che Schaeffler svolge il suo lavoro di ottimizzazione dei cuscinetti in collaborazione con i suoi clienti. In questo modo, Schaeffler contribuisce a ridurre il costo normalizzato di produzione dell’elettricità o LCOE (Levelized Cost Of Electricity) e a promuovere l’espansione delle energie rinnovabili.