Nonostante le turbine eoliche offshore siano arrivate molto più tardi, il loro design di base è quasi identico alle turbine eoliche onshore. Tuttavia, ci sono alcune differenze chiave nel design, e la maggior parte di esse inizia da zero.

I fattori ambientali che devono essere considerati per il design delle turbine eoliche offshore rendono l’efficienza della produzione in mare aperto una prospettiva impegnativa. Ma la tecnologia sta migliorando, e la crescente domanda di energia eolica efficiente e a basso costo sta già portando avanti le innovazioni.

Onshore Vs. Offshore Wind Turbine Design – Differenze e considerazioni chiave

Fondazioni

Le turbine eoliche costruite sulla terraferma usano tipicamente fondazioni di cemento. Le turbine offshore possono richiedere più creatività quando si tratta di fondazioni, a seconda della profondità del sito di costruzione.

La più grande difficoltà nella progettazione delle turbine eoliche offshore non è la turbina vera e propria. Le turbine onshore possono essere in gran parte replicate per l’uso offshore. Il problema è che alcune opzioni di progettazione standard sono proibitivamente costose da usare in acque profonde, specialmente con turbine eoliche multiple. Molte soluzioni di fondazione comuni con le applicazioni interne non si adattano bene alle applicazioni in acque profonde.

C’è varietà nel modo in cui le turbine offshore sono impostate. Alcune sono costruite su torri sottomarine; altre sono galleggianti o semisommergibili e ancorate. Tutto dipende dalla posizione ideale per catturare il vento.

Molte delle tecnologie usate per le strutture e le fondazioni delle turbine offshore sono prese in prestito dall’industria del petrolio e del gas. La base e la tecnologia dei semisommergibili, così come le ancore e le pratiche standard per il mantenimento della stabilità, provengono direttamente dal playbook di quell’industria – che ha mantenuto le strutture offshore per decenni.

Il design delle fondazioni è un argomento caldo nella produzione di energia eolica offshore al momento. Si sta discutendo molto su come rivoluzionare la progettazione di queste fondazioni per sfruttare più efficacemente il potenziale del mercato offshore. Strutture più economiche abbassano il costo complessivo dell’energia prodotta e rendono i progetti possibili.

Profondità dell’acqua &Distanza dalla riva

Impostare una turbina eolica onshore è solitamente molto più semplice di una offshore. Con la costruzione offshore, si deve tenere conto della profondità dell’acqua per la considerazione della struttura sottomarina e della distanza dalla riva per la posa dei cavi per portare l’elettricità al mercato.

Nel mondo della produzione di energia eolica, l’acqua bassa è considerata qualsiasi cosa di 30 metri o meno di profondità – queste sono di solito strutture a torre convenzionali piantate sul fondo del mare. Una volta che si va oltre i 30 metri, si è in una zona di transizione in cui una struttura a traliccio verrebbe utilizzata per la parte sottomarina della torre. Sessanta metri e oltre sono considerati acque profonde, e le turbine eoliche qui sono semisommergibili ancorati.

La dimensione del rotore nella turbina sale man mano che ci si allontana dalla costa.

Dimensione della torre & l’attuatore del passo

Tutte le turbine eoliche offshore sono controllate dal passo perché c’è più potenza per torre (accattivante, vero?) con il controllo del passo delle pale. Le turbine offshore sono tipicamente più grandi perché, oltre ad essere adatte alle brezze costanti in mare aperto, una fondazione offshore è una percentuale molto più grande del costo complessivo della turbina (rispetto alla terraferma) ed è importante spremere ogni possibile megaWatt dalla struttura prima di costruire la successiva.

Il costo di un sistema di controllo del passo non aumenta sostanzialmente dalle applicazioni onshore a quelle offshore. Lo stadio di potenza potrebbe diventare più grande, ma il cervello è lo stesso. Per questo motivo l’attuatore del passo diventa una percentuale maggiore del costo quando una turbina diventa più piccola, ma il contrario accade anche quando la turbina diventa più grande. In altre parole, il costo di un attuatore di passo all’avanguardia è una goccia nel mare per i progetti offshore.

Dipendenza della risorsa vento

Il più grande vantaggio del vento offshore è che è affidabile e costante. Anche in acque poco profonde, il vento tende ad essere più affidabile che sulla terraferma. Gli alisei costanti contribuiscono a una forte produzione di elettricità nei siti offshore.

Nell’entroterra, il vento deve anche competere con:

• Colline
• Alberi
• Strutture artificiali

L’usura

Il vento costante offshore significa che ci sarà probabilmente più usura sulla turbina. Usando componenti forti e ben fatti con lunghi cicli di vita, la manutenzione delle turbine offshore sarà meno problematica.

Una parte problematica dell’ammortamento delle turbine offshore è l’inevitabile corrosione dell’acqua salata che viene con il territorio. I materiali della turbina devono essere di tipo marino – anche i componenti di controllo del passo non direttamente esposti alle intemperie devono essere estremamente resistenti alla corrosione.

Necessità di manutenzione

Ogni turbina eolica dovrebbe essere il più possibile esente da manutenzione – il minimo tempo di fermo equivale al massimo profitto. Ma il bisogno di una fattoria senza problemi è maggiore nelle turbine offshore. Tra il tempo imprevedibile e le sfide logistiche per raggiungere le turbine, eseguire la manutenzione sulle torri offshore è difficile e molto più costoso che sulla terraferma.

Avere una grande soluzione di controllo del passo diventa particolarmente importante nelle applicazioni offshore. I migliori modelli di attuatori digitalizzati presenti oggi sul mercato non richiedono manutenzione: Basta tenerli puliti per la dissipazione del calore!

Colmare il divario nel potenziale offshore

Il funzionamento interno delle turbine eoliche offshore e onshore è in gran parte lo stesso. La differenza sta nel luogo in cui si pianteranno i semi della fattoria.

Due sviluppi stanno aiutando a colmare il divario tra le compagnie di turbine eoliche e il potenziale dell’offshore. Il primo è la continua innovazione nelle fondazioni in acque profonde. Il secondo è l’uso di sistemi versatili di passo delle pale che sono adattabili a turbine più grandi e minimizzano la manutenzione rischiosa.