L’Unione Europea intende aumentare la capacità di produzione di energia eolica prodotta in mare portandola ad almeno 60 gigawatt entro il 2030. Con le sue soluzioni di tenuta per le strutture di fondazione, Freudenberg Sealing Technologies (FST) contribuisce a far sì che le nuove turbine eoliche raggiungano una durata di trent’anni e oltre nonostante le severe condizioni in mare aperto.
La velocità del vento più alta misurata finora nel Mare del Nord tedesco era di 191 chilometri orari. Sebbene le turbine eoliche che si ergono in mare aperto vengano spente già a velocità del vento notevolmente inferiori, devono comunque potere resistere alle forze immani di un uragano in qualsiasi circostanza, e per tutta la loro durata di vita. Un ruolo decisivo lo gioca la fondazione con cui le torri sono ancorate al fondo del mare. La fondazione viene posata in modeste profondità di fondale, come quelle prevalenti nel Mare del Nord e nel Mar Baltico, di solito mediante cosiddetti monopile eolici. Si tratta di pilastri in acciaio che vengono ancorati sul fondo del mare e la cui sommità si trova sopra la superficie dell’acqua. La torre, che, in un impianto da 10 megawatt, può raggiungere un’altezza di 150 metri dall’hub del rotore, solitamente non viene montata direttamente sul palo, bensì è supportata da un elemento di connessione, una flangia. La flangia viene fissata con diverse dozzine di bulloni che, dopo l’installazione della torre, non sono più accessibili per gli interventi di manutenzione. Per evitare che si corroda nonostante le difficili condizioni ambientali in mare aperto, il collegamento a vite deve essere protetto contro la penetrazione di umidità. Questo importante compito lo stanno svolgendo già oggi le guarnizioni di FST in oltre ottocento turbine eoliche offshore.
Alla funzione più importante è preposta una guarnizione ad anello sull’estremità superiore del palo che avvolge la parte interna dell’elemento di connessione che sostiene il collegamento a vite. Per gli impianti moderni, questa guarnizione flangiata con la sigla MP-TP (Monopile Transition Piece) può raggiungere un diametro di otto, dieci metri. Da alcuni anni FST propone questa guarnizione anche in versione doppia. Il vantaggio della configurazione su due file è soprattutto la ridondanza che ne deriva, come spiega Manuel Hille, esperto di Freudenberg: “Se una delle due guarnizioni viene leggermente danneggiata durante il trasporto o il montaggio, il funzionamento è comunque ancora garantito. Inoltre, questa configurazione permette di combinare progetti e materiali diversi in modo ottimale”.
Nella struttura standard resta una fenditura tra l’estremità inferiore dell’elemento di connessione e il palo. Una o due guarnizioni ad anello dotate di camere d’aria e progettate come frangiflutti elastici, fanno sì che l’acqua del mare non possa penetrare. Riempiendo la fenditura di cemento, una guarnizione ad anello può mantenere il cemento nella posizione desiderata durante l’indurimento e proteggerlo successivamente dall’attacco dell’acqua salata. Inoltre, le piattaforme di manutenzione, spesso montate al di sopra della superficie dell’acqua all’interno del monopile, possono essere protette contro l’infiltrazione di gas con una guarnizione appositamente progettata. Nel pilastro, infatti, possono formarsi gas a causa di processi biologici dell’acqua di mare.
Progettati per durare a lungo
L’aspettativa di vita dei componenti dei parchi eolici marini è aumentata notevolmente negli ultimi anni. Mentre all’inizio venticinque anni erano ancora considerati un buon numero, oggi la progettazione arriva fino a trentacinque anni. Una durata così lunga non può essere garantita esclusivamente mediante test al banco di prova. Freudenberg, quindi, estrapola i risultati di test di stress intensivi effettuati per sei settimane applicando un’equazione di Arrhenius adattata. Il processo, che prende il nome dal chimico svedese nonché vincitore del premio Nobel Svante August Arrhenius, è stato costantemente perfezionato dagli esperti di Freudenberg negli ultimi anni. Il modello di vita utile è stato notevolmente migliorato accoppiando gli effetti chimici e fisici al comportamento meccanico-strutturale del materiale.
“L’80 % di tutti i parchi eolici marini attualmente progettati si basa sulla tecnologia monopalo”, stima Marcel Schreiner, responsabile alle vendite di FST nel settore energetico. “Per noi, questo è un mercato in crescita importante”. Secondo l’esperto, anche la tendenza verso impianti sempre più grandi (per il 2030 sono in discussione potenze nominali di 20 megawatt) suggerisce la necessità di concentrarsi soprattutto sulla durata utile quando si tratta di scegliere un componente.
