Automazione e Strumentazione
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Marzo 2014
EDITORIALE
primo piano
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di energia elettrica e la necessità di utilizzare entro
il 2050 risorse rinnovabili pari al 20% delle fonti energetiche complessivamente
impiegate, pongono nuove sfide nella progettazione di sistemi di controllo che
massimizzino la produzione di energia elettrica e allo stesso tempo tali da garantire
l’affidabilità e la sicurezza degli impianti eolici, soprattutto a fronte di ogni possibile
evento imprevisto. In questo contesto, sembrano aprirsi quindi nuove prospettive,
in genere non considerate dalle aziende, per quelle strategie di controllo definite
“sostenibili”, in grado cioè di ottimizzare la produzione elettrica anche dopo guasti
o anomalie nell’impianto.
Questa problematica è stata analizzata nell’ambito di una competizione
internazionale per stabilire le migliori tecniche di diagnosi e di controllo tollerante
ai guasti per impianti eolici iniziata nel 2009, a cui l’Università di Ferrara ha
partecipato. Il tema è fondamentale per le installazioni offshore, impianti non
sempre facilmente raggiungibili a causa delle condizioni avverse del mare e del
tempo. Per tali sistemi, le operazioni di manutenzione non programmata dopo
un malfunzionamento possono incidere fino al 35% sul costo finale dell’elettricità.
Come estremo, la turbina eolica di 5 MW, impiegata come caso di studio nella
competizione internazionale, in caso di arresto imprevisto, può perdere fino
a 24 MWh al giorno. Se poi si considera l’impossibilità di raggiungere subito
l’impianto offshore e risolvere il guasto, la perdita economica può arrivare fino
a 56.000 dollari al giorno, con un costo medio del MWh di 86 dollari. Inoltre,
anche se il guasto non dovesse mettere fuori servizio l’impianto, potrebbe avere
conseguenze sul rendimento. Sempre nell’ambito della competizione internazionale,
in un parco eolico che produce 307 GWh annui, uno scostamento dell’1% dovuto
ad un guasto nel sensore della velocità angolare del rotore produce una perdita
annua di circa 300,000 dollari. Le soluzioni proposte dall’Università di Ferrara
hanno evidenziato che l’introduzione nell’impianto di uno schema di diagnosi
e di controllo in grado di rilevare preventivamente l’insorgere di un guasto, può
ridurre l’incidenza della manutenzione straordinaria sul costo dell’energia fino al
7%. Inoltre, si riesce a limitare allo 0,13% la variazione dalle condizioni ottimali di
funzionamento dell’impianto per un guasto.
Tali conseguenze possono essere evitate attraverso un utilizzo più spinto di una
strategia di controllo che presenti caratteristiche di “sostenibilità”, ovvero in grado di
contrastare ogni possibile causa di guasto. Questa sfida rappresenta un’importante
opportunità per quelle imprese che vogliano investire sulla ricerca e sviluppo,
sfruttando così le occasioni che offre il mercato nell’ambito della green economy.
La domanda
Strategie di controllo “sostenibile”
per impianti eolici
Silvio Simani
Dipartimento di Ingegneria
Università degli Studi di Ferrara
