Con le sue guarnizioni e i suoi materiali specifici per le applicazioni, Freudenberg Sealing Technologies consente rendimenti elevati e sostenibili nella produzione di energia idroelettrica.
Il funzionamento sicuro, stabile ed efficiente delle centrali idroelettriche è una pietra miliare del futuro mix energetico a zero emissioni. A seconda delle condizioni regionali e climatiche, l’energia idroelettrica generata dall’energia di flusso può rappresentare oltre l’80% dell’energia elettrica prodotta in un determinato Paese. In questo settore, la Norvegia è attualmente in testa con l’89%, seguita dal Canada con il 62%, dal Brasile con il 60% e dalla Svizzera con il 55%. Freudenberg Sealing Technologies comprende le sfide legate alla gestione di sistemi energetici che devono fornire prestazioni affidabili 24 ore su 24. Evitare i tempi di inattività è un fattore critico. Evitare i tempi di fermo è fondamentale e una cosa è certa: né le turbine né le valvole possono funzionare senza guarnizioni di precisione. I materiali di tenuta di Freudenberg Sealing Technologies formano connessioni senza soluzione di continuità tra i componenti meccanici dei sistemi. Sono in grado di resistere all’acqua gelida, alle pressioni fluttuanti e all’acqua salata, mantenendo la loro forma.
Tipi di centrali idroelettriche: una panoramica
Da migliaia di anni l’uomo sfrutta e utilizza l’immensa energia dell’acqua che scorre, ad esempio per irrigare i campi e azionare le macine. In passato, il legno gonfio o le cinghie di cuoio servivano come guarnizioni di fortuna. Oggi sono disponibili materiali di tenuta molto più efficienti per convertire la potenza dell’acqua in energia utilizzabile. Ogni tipo di impianto idroelettrico ha requisiti specifici che devono essere presi in considerazione nella scelta del materiale adeguato. Sulla terraferma, si distinguono le centrali elettriche ad acqua fluente e le centrali elettriche di deviazione, che vengono installate nei corsi d’acqua e sui fiumi. Le centrali ad accumulo e in caverna, invece, sono utilizzate principalmente come serbatoi di energia. Per catturare l’energia infinita degli oceani, le centrali di marea lungo le coste hanno ormai raggiunto la maturità del mercato. Per avere un’idea degli ambienti estremi in cui i materiali di tenuta devono funzionare con la massima efficienza, è essenziale dare un’occhiata più da vicino alle turbine alimentate dalle masse d’acqua.
Turbine: il cuore dell’utilizzo dell’energia idroelettrica
Con quale angolo e da quale altezza di caduta l’acqua colpisce la turbina? Con quale volume e quale pressione media di flusso? Queste sono le variabili chiave per determinare la turbina che garantirà la massima efficienza per le centrali idroelettriche. Si fa una distinzione di base tra turbine a pressione uguale e turbine a sovrapressione. Le turbine a pressione uguale sono progettate in modo che la pressione del flusso a monte e a valle della turbina rimanga costante. Sono ideali per altezze di caduta elevate e bassi volumi d’acqua. Un esempio è la turbina Pelton. Le turbine a sovrapressione, invece, sfruttano le differenze di pressione prima e dopo il passaggio attraverso la turbina per generare energia. Funzionano in modo efficiente in un’ampia gamma di altezze di caduta e volumi d’acqua. Le turbine Kaplan, Francis e a elica si sono dimostrate efficaci in questo campo. Insieme, questi quattro tipi di turbine rappresentano fino all’80% del mercato globale. Tutti i modelli di turbina hanno una cosa in comune: possono resistere a condizioni ambientali difficili solo se sono dotati di materiali di tenuta perfettamente selezionati.
Fact check: Focus sulle guarnizioni
La scelta dei materiali di tenuta giusti richiede una notevole esperienza, poiché è necessario tenere conto dei diversi angoli e velocità di flusso, della distribuzione della pressione prevista e delle proprietà dell’acqua. Questo è esattamente il tipo di know-how sui materiali che Freudenberg Sealing Technologies ha sviluppato e perfezionato per decenni. Octavia Ohr, responsabile R&D, Freudenberg Xpress® Customized Solutions, spiega: “È affascinante vedere come queste guarnizioni relativamente piccole giochino un ruolo così cruciale nel massimizzare la produzione di energia dall’idroelettrico. Ogni guarnizione ha una forma specifica e non tutti i materiali funzionano in ogni applicazione. Ma accolgo con piacere ogni nuova richiesta. Quando combiniamo la nostra esperienza nei materiali con la linea di prodotti Freudenberg Xpress®, possiamo abbinare il composto giusto a ogni ambiente e produrre profili specifici per il cliente.”
Proprietà di tenuta: materiali ad alte prestazioni per ambienti turbolenti
Ogni sito di centrale idroelettrica ha una propria serie di condizioni ambientali che impongono requisiti elevati a tutti i componenti, quindi c’è molto da considerare. Nei punti di tenuta dinamici esposti all’acqua dolce, i materiali devono offrire un’elevata adattabilità e una combinazione equilibrata di compatibilità con l’acqua, resistenza all’usura e prestazioni di tenuta. I materiali comunemente utilizzati sono il politetrafluoroetilene (PTFE), il poliuretano (PU) e la gomma nitrilica (NBR). Questi gruppi di materiali hanno resistito anche a velocità di flusso elevate. In ambienti estremamente turbolenti, tuttavia, le priorità per le proprietà dei materiali richiesti si spostano su un’elevata resistenza meccanica e alle vibrazioni. Per queste condizioni, i materiali termoplastici ad alte prestazioni come il polietereterchetone (PEEK) sono ideali. Negli ambienti ghiacciati, i materiali devono innanzitutto offrire un’eccellente resistenza al freddo e sopportare una maggiore esposizione all’ozono. In questo caso, il materiale preferito è l’etilene propilene diene monomero (EPDM): queste guarnizioni rimangono flessibili anche dopo lunghi periodi di gelo. Le centrali elettriche a onde o maree presentano una sfida diversa: l’acqua salata è altamente corrosiva, il che rende assolutamente necessari materiali chimicamente inerti e resistenti alla corrosione. In questi casi si può utilizzare, ad esempio, l’EPDM. Questo gruppo di materiali è in grado di resistere all’acqua salata e all’esposizione non protetta alla luce solare per un lungo periodo di tempo. In conclusione: Solo materiali perfettamente selezionati e guarnizioni progettate su misura possono ridurre l’usura nei sistemi idroelettrici e consentire un funzionamento a bassa manutenzione e di lunga durata.
Manutenzione: modernizzazione globale delle centrali idroelettriche
Lo sviluppo di nuove centrali idroelettriche si concentra attualmente in Asia, Africa e Sud America. Tra questi spicca il Brasile. Per decenni, le centrali idroelettriche esistenti si sono affidate a turbine particolarmente grandi per generare energia. Ciò significa che, nell’ambito dei cicli di manutenzione, sono necessarie anche guarnizioni di grande formato e ad alte prestazioni. È qui che contano le competenze in materia di materiali e produzione, che Freudenberg Sealing Technologies fornisce esattamente. Grazie alla sua rete internazionale di produzione e logistica, è in grado di produrre e consegnare rapidamente guarnizioni su misura.
Se guardiamo all’energia idroelettrica in Europa, vediamo che la maggior parte del potenziale delle centrali è già stato sfruttato. Ciò è dovuto alle severe normative ambientali e alle numerose infrastrutture esistenti già installate lungo i fiumi e i torrenti europei. Di conseguenza, gli europei si stanno concentrando sull’ammodernamento degli impianti esistenti, alcuni dei quali sono in funzione da più di 100 anni. Lo stesso vale per il Nord America. Sia in Canada che negli Stati Uniti, i programmi di ammodernamento su larga scala stanno creando una nuova ondata di sviluppo idroelettrico. Anche in assenza di una certezza di pianificazione politica, è riconosciuta la necessità di portare gli impianti idroelettrici allo stato dell’arte, il che si traduce in un numero crescente di contratti di manutenzione.
Strategie energetiche: diversificare il mix energetico
Nei prossimi anni, si prevede che il settore idroelettrico mondiale vedrà un’impennata delle installazioni di centrali a onde e maree, nonché lo sviluppo e l’espansione delle centrali di pompaggio come sistemi di accumulo dell’energia. Il 25 giugno 2025, l’International Hydropower Association (IHA) ha pubblicato a Londra il suo annuale “2025 World Hydropower Outlook”. Nel comunicato stampa si legge: “Le centrali idroelettriche di pompaggio (PSH), la tecnologia più collaudata al mondo per l’accumulo di energia elettrica su larga scala, stanno attirando una maggiore attenzione da parte dei responsabili politici e degli investitori in tempi di volatilità del mercato e di stress del sistema. Con importanti riforme politiche e oltre 60 GW di progetti PSH in cantiere, l’Europa ha la chiara opportunità di sfruttare questo slancio per l’implementazione”. Scott Sharpless, Global Key Account Manager, Power/Energy di Freudenberg Sealing Technologies, osserva: “L’energia idroelettrica è una delle forme più antiche e sostenibili di energia rinnovabile. Non produce emissioni dirette e contribuisce a ridurre la nostra impronta ambientale, garantendo al contempo il nostro approvvigionamento energetico. Grazie alla nostra competente esperienza nei materiali, possiamo plasmare il materiale perfetto in guarnizioni personalizzate per ogni esigenza ambientale, il che ci porta un passo più vicino alla neutralità delle emissioni di carbonio.”
Fonte: Comunicato stampa Freudenberg Sealing Technologies
