Intervista con

Dr. Arndt Schweigert

Responsabile della gestione del settore Power Generation, Schaeffler Group IndustrialHerzogenaurach,

"Le tecnologie per l'energia marina sono aggiornate oggi come l'energia eolica prima di 25 anni fa."

Il gruppo Schaeffler è ancora un settore relativamente piccolo ma molto fine e soprattutto interessante. Mentre uno ha già superato la sua infanzia in energia eolica, uno si sente trasferito decenni fa in particolari aree di energia idroelettrica. Oltre alla tecnologia consolidata, ci sono molte tecnologie, progetti e prototipi promettenti, alcuni dei quali si cristallizzeranno come a prova di futuro. lo scout di sviluppo ha parlato con il dr. Arndt Schweigert sulle sfide che le energie rinnovabili pongono al Gruppo Schaeffler.

La prima domanda:

esploratore di sviluppo: Esistono molte tecnologie per generare energia dall'energia idroelettrica. Quali sono i più importanti?

Dr. Schweigert: In linea di principio, l'energia idroelettrica offre il vantaggio di un approvvigionamento energetico molto flessibile e, con una quota di circa il quindici percento nella produzione di energia globale, ha una priorità elevata. Per le dighe centrali di approvvigionamento energetico, le cosiddette grandi centrali idroelettriche rappresentano un settore importante, mentre i potenziali di dighe sono già sviluppati in Europa per quasi due terzi, ma sono ancora fortemente espandibili nei paesi asiatici. Questo è anche necessario perché c'è ancora un enorme fabbisogno energetico da coprire.

Il cosiddetto piccolo idroelettrico è per definizione in Europa nella gamma di 10 MW, in Asia si parla di 20 a 30 MW. I principi sono in parte simili alla grande energia idroelettrica solo di dimensioni più piccole. Inoltre, nei paesi con un basso approvvigionamento energetico centrale, come l'India o la Cina, esiste la possibilità di rifornire le città, le comunità e le aree industriali con l'approvvigionamento energetico locale. Ciò accade, ad esempio, con le tradizionali ruote idrauliche, note dalla produzione idroelettrica storica, che si trovano nella gamma kW. Oppure vecchie tecnologie come le viti di Archimede, originariamente concepite per l'estrazione dell'acqua, tornano alla vita. Se si inverte il loro principio, l'acqua con gradiente guida il verme, che è accoppiato ad un generatore. Queste cosiddette viti idrodinamiche possono già essere costruite con potenze fino a pochi 100 kW e stanno diventando sempre più interessanti per l'approvvigionamento energetico decentralizzato in Europa.

Giunti, freni e monitoraggio per la turbina eolica

L'energia proveniente dal mare è fornita da centrali elettriche a flusso e ad onde. Il primo principio utilizza le correnti oceaniche naturali per generare energia, specialmente nelle regioni in cui ci sono maree. C'è anche il più alto potenziale in termini di densità energetica da trovare. Il secondo principio può essere trovato in aree simili, dove inoltre il vento fornisce un sufficiente movimento ondulatorio. Le onde sono sfruttate in modo tale che la loro energia cinetica viene convertita in energia elettrica tramite meccanismi appropriati.

esploratore di sviluppo: Schaeffler è stato pesantemente coinvolto nelle soluzioni di archiviazione del progetto "Pelamis", che ha ora raggiunto una svolta decisiva. Quali sono state le maggiori sfide nell'implementazione di questo convertitore di energia delle onde?

Dr. Schweigert: Il problema qui è molto complesso. Il primo vantaggio è che Pelamis non viene installato permanentemente sott'acqua, ma sulla superficie dell'acqua. Ovviamente, le onde e le parti dell'acqua spruzzano acqua nell'apparecchio, che sono protette da apposite guarnizioni. D'altra parte, le onde forniscono un movimento permanente. Secondo i cicli ondulatori, i cuscinetti sono costantemente soggetti a movimenti di rotazione, circa sette, otto volte al minuto. Vi sono da tre a quattro milioni di movimenti di panning all'anno. Si tratta di un'elevata capacità di carico che non è paragonabile ad altre applicazioni e quindi una grande sfida per noi. Inoltre, abbiamo angoli di movimento parzialmente più grandi combinati con un numero elevato di oscillazioni per unità di tempo. Un obiettivo essenziale del produttore dell'impianto era anche quello di progettare tutti i cuscinetti esenti da manutenzione, cioè di utilizzare cuscinetti privi di lubrificanti che non richiedessero manutenzione e che non causassero alcun inquinamento ambientale. Tuttavia, la vita di servizio è limitata per ciascun cuscinetto esente da manutenzione. Eventuali intervalli di sostituzione devono quindi essere definiti come pianificato. Ad esempio, presso Pelamis, i cuscinetti principali sono progettati per durare almeno cinque anni.

esploratore di sviluppo: Quale ruolo svolgono le diverse sedi in termini di rigonfiamento, contenuto salino ecc. Per i vostri cuscinetti?

Dr. Schweigert: Negli ultimi quindici anni sono stati condotti numerosi studi che hanno contribuito a identificare le sedi focali. In Europa, ad esempio, sono le coste intorno a Gran Bretagna, Irlanda, Portogallo, ma in parte anche in Scandinavia. Ci sono due concetti base per il design specifico: da un lato, vengono utilizzati sistemi incapsulati o sigillati, che proteggono i componenti dall'ingresso di acqua salata. Lo scopo dei produttori, tuttavia, è quello di utilizzare cuscinetti che possano funzionare nell'acqua. Questi cuscinetti sarebbero in gran parte esenti da manutenzione, eviterebbero il rischio di perdite d'acqua nel cuscinetto e il rischio di inquinamento ambientale da perdite di lubrificanti. È quindi importante sviluppare cuscinetti lubrificati ad acqua per le forze di flusso e di onda. Lavoriamo molto intensamente su questi sviluppi. Ma c'è ancora molta strada da fare, sotto controllo sia la corrosione che l'usura, specialmente sotto l'aspetto dei valori di durata richiesti di alcuni anni. Il diverso contenuto di sale non gioca il ruolo decisivo, perché è abbastanza poco sale da causare corrosione e quindi usura. Per quanto riguarda i siti di installazione degli impianti, i sistemi sono sintonizzati per quanto riguarda le velocità di flusso nelle centrali elettriche e l'altitudine, il numero per unità di tempo e la distanza delle onde nelle centrali elettriche ad onde.

esploratore di sviluppo: Quali tecnologie pensi che saranno rilevanti nell'acqua in futuro?

Dr. Schweigert: Non è ancora chiaro. Le tecnologie energetiche marine oggi sono allo stesso livello dell'energia eolica prima di 25 anni fa. Ad esempio, 80 ha attualmente diverse tecniche di forza di flusso e 40 basate su principi di base simili ma anche diversi. Ci sono molti progetti, oltre a prototipi su scala ridotta e modelli funzionali one-to-one. Prospetticamente, non prevarrà un solo principio, ma ce ne saranno diversi a seconda della posizione. Vari studi dimostrano che l'energia delle onde offre un potenziale più elevato rispetto all'energia di flusso. Al momento tutto è ancora in fase di sviluppo.

esploratore di sviluppo: Quali applicazioni realizza Schaeffler nell'energia solare?

Dr. Schweigert: Nel settore solare, tutti i sistemi sono interessanti in cui è richiesto un movimento, cioè il rilevamento del sole. Questo è in particolare il caso del fotovoltaico concentrato, ma soprattutto della più grande tecnologia di centrali elettriche, la cosiddetta energia solare termica. Che a sua volta può essere trovato per lo più in aree assolate come la Spagna - ad esempio è la centrale solare Andasol - o in Italia, Grecia, California. Esistono sistemi di tracciamento monoassiali o biassiali. Quando ruota attorno all'asse azimutale, l'intero sistema del sole segue da est a ovest, ovvero rotazione attorno all'asse verticale dall'alba al tramonto. Poi ci sono combinazioni che tengono conto anche dell'altezza del sole. E ci sono sistemi uniassiali che richiedono solo l'asse di elevazione. In questo caso, il sistema ruota intorno all'asse orizzontale da est a ovest.

esploratore di sviluppo: Quali tendenze vedi nella tecnologia solare?

Dr. Schweigert: Mentre i sistemi fotovoltaici classici stanno diventando sempre più importanti per l'uso privato, le centrali solari termiche saranno responsabili della produzione di energia su larga scala grazie alla loro migliore efficienza. Attualmente, negli Stati Uniti, nel deserto del Mojave, è in costruzione una centrale termica solare basata sulla tecnologia parabolica della depressione, che produrrà 1000 MW nella sua ultima fase di espansione. Oppure prendi il progetto Desertec, che è anche la potenza del deserto, specialmente per l'Europa e l'intera regione mediterranea. La Desertec Industrial Initiative, DII, mira a coprire il quindici per cento del fabbisogno energetico dell'Europa e una parte significativa della produzione di energia del Nord Africa e del Medio Oriente entro l'anno 2050 da questo progetto. Per noi è un obiettivo importante essere qui.

esploratore di sviluppo: C'è abbastanza sole, ma in che modo l'energia rigenerata proveniente dal deserto raggiungerà gli europei centrali in futuro?

Dr. Schweigert: Il trasferimento di energia a basse perdite è un problema fondamentale su cui si sta lavorando intensamente. Come compito per il futuro, questo è paragonabile al cambiamento della tecnologia dall'energia convenzionale a quella alternativa. Il Gruppo Schaeffler è indirettamente coinvolto in questo "trasporto", in quanto l'espansione di queste reti energetiche richiede quadri ad alta tensione o media tensione e i loro sistemi di azionamento in cui vengono utilizzati i nostri cuscinetti.

esploratore di sviluppo: Quali tipi di cuscinetti sono utilizzati in tutte queste applicazioni?

Dr. Schweigert: I cuscinetti a strisciamento giocano un ruolo importante, a volte anche più importante rotolamento. Se utilizzato in acqua, ci sono due campi di applicazione fondamentali e sfide corrispondenti. Nell'area delle forze di flusso, abbiamo principalmente il movimento rotatorio, per il quale i cuscinetti a rulli sono effettivamente adatti. Ma qui sono concepibili anche cuscinetti a strisciamento idrodinamici, con il desiderio di utilizzare l'acqua come mezzo. La forza dell'onda, d'altro canto, genera di solito un movimento oscillante e pone requisiti particolarmente elevati ai cuscinetti in questo senso: a causa delle basse velocità e della costante inversione di movimento, questi cuscinetti generalmente funzionano in condizioni di attrito misto. Per questo abbiamo già ottimi materiali per cuscinetti scorrevoli esenti da manutenzione come l'Elgoglide, ma a condizione che i cuscinetti siano sufficientemente sigillati Ovviamente, gli sviluppatori del sistema vorrebbero avere soluzioni lubrificate con acqua. Tuttavia, per lungo tempo non sono stati testati i principi di "lubrificazione dell'acqua" in queste condizioni. Questo vale soprattutto per i cuscinetti volventi, ma anche per i cuscinetti a strisciamento. Qui, come già detto, ci sono le nuove sfide per il tema "l'energia dal mare". Nel settore solare, abbiamo molte applicazioni di cuscinetti di scorrimento, perché qui si generano movimenti lenti, a volte carichi elevati e movimenti di rotazione. Esente da manutenzione è un requisito essenziale: oltre a Elgoglide sono disponibili anche prodotti come Elgotex o compositi metallo-polimero.

esploratore di sviluppo: Vento, acqua, sole, tempeste: come si possono calcolare in generale componenti le cui influenze ambientali sono effettivamente imprevedibili, che dovrebbero essere esenti da manutenzione e idealmente dovrebbero anche durare una vita?

Dr. Schweigert: Non puoi calcolarlo esattamente. È possibile calcolare la durata in determinate condizioni come guarnizioni esistenti sufficienti o superfici protette dalla corrosione. Per questo abbiamo bisogno di una specifica che definisca il tipo di condizioni ambientali e il carico risultante e il movimento collettivo. Nel caso dell'energia delle onde, ad esempio, sono l'altezza, il numero per unità di tempo e la distanza delle onde, che causano carichi e movimenti corrispondenti. Nei sistemi di rilevamento del sole, oltre al numero richiesto di movimenti di rotazione, tra le altre cose, le forze della massa netta del sistema e dei carichi del vento svolgono un ruolo. Condizioni ambientali come polvere, sabbia, umidità, acqua e così via possono anche essere rilevanti per la vita di servizio. In definitiva, quindi, il calcolo teorico è ancora soggetto alle influenze dell'ambiente.

L'intervista è stata condotta dal redattore capo Angela Scheufler.

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