IL RUOLO DELLA PROTEZIONE ELETTRONICA NELLE FONTI DI ENERGIA RINNOVABILI
(parte seconda)
ENERGIA EOLICA
Più di 5600 impianti eolici sono al momento presenti in Italia, fornendo una potenza totale di 10 GW, ma si prevede che entro il 2030 questa potenza possa crescere notevolmente. I mulini meccanici azionati dal vento sono stati utilizzati fin dai tempi dei persiani; se chiedete a qualcuno di suggerire la fonte di energia verde più iconica, probabilmente indicherà l’eolica come quella più riconoscibile. I sistemi eolici catturano l’energia data del flusso del vento mediante l’uso di turbine e la convertono in elettricità. I grandi aerogeneratori commerciali nei parchi eolici possono generare una grande quantità di energia, mentre le singole turbine minieoliche installate per uso privato sono prevalentemente utilizzate come integrazione a fonti energetiche preesistenti.
Gli aereogeneratori tradizionali sono strutture enormi con pale molto grandi che a sua volta alimentano un rotore. Questo fa girare l’albero all’interno della turbina, alimentando un generatore per convertirlo in elettricità. Le turbine eoliche possono contenere fino a 8.000 parti separate tra cui riduttori, sistemi di alimentazione, generatori, sensori e dispositivi per il controllo elettronico. Una delle sfide fondamentali è quella di assemblare questi enormi dispositivi, consentendone una lunga durata e un funzionamento senza problemi. Tutta l’elettronica e i componenti montati nell’aerogeneratore devono anche essere in grado di resistere a vibrazioni costanti, estreme variazioni di temperatura, condizioni ambientali molto variabili. La longevità della vita dei componenti insieme alla riduzione dei costi di manutenzione sono fattori chiave nella performance di un sistema per lo sfruttamento dell’energia eolica. Questi richiedono l’utilizzo di sistemi di protezione affidabili attraverso conformal coating, resine incapsulanti o talvolta una combinazione di entrambi.
Sempre nel settore eolico, Electrolube si è trovata a far fronte a richieste di prodotti meno inquinanti anche dal punto di vista della scelta dei materiali di gestione termica. E molto interessante osservare come gli sviluppatori di soluzioni per l’energia rinnovabile tengano conto di tutti gli impatti che una tecnologia può significare sull’ambiente. In particolare i materiali che compongono l’interfaccia termica devono essere completamente eco-compatibili, escludendo quindi tutte le precedenti soluzioni contenenti ossido di zinco. Per risolvere questo problema, Electrolube ha sviluppato HTCX_ZF, un prodotto specifico per l’applicazione che utilizza conduttori alternativi all’ossido di zinco (considerato altamente tossico per l’ecosistema marino e classificato con H410). Il prodotto offre inoltre anche una maggiore conduttività termica rispetto al materiale standard, fornendo quindi una maggiore efficienza di dissipazione del calore nei test effettuati dal cliente.
Per il futuro, sono in fase di sviluppo anche turbine alternative, che offriranno un aspetto esteticamente più gradevole all’interno del paesaggio naturale. Un esempio di ciò è la turbina Vortex, completamente priva di pale. Questo sistema funziona sfruttando l’energia generata dall’oscillazione della torre, eliminando in questo modo molti componenti meccanici e riducendo notevolmente i costi di produzione, operativi e di manutenzione. Anche l’interferenza ai segnali radio sarà notevolmente ridotta, così come gli ingombri della struttura e l’impatto sull’ambiente circostante e sulla fauna selvatica durante le fasi di installazione. La tecnologia del crosswind kite power mira a convertire l’energia eolica in energia meccanica tramite una vela collegata ad un sistema di funi. Si tratta dell’ennesimo esempio di come le applicazioni e le potenzialità nel settore siano in continuo sviluppo ed evoluzione.
L’ubicazione del parco eolico è importante quanto l’ubicazione di qualsiasi altro sito di energia rinnovabile. Nei parchi eolici off shore (posti in acque profonde lontano dalla costa), ad esempio, le condizioni sono molto più estreme e gli elementi corrosivi come la nebbia salina possono avere un effetto estremamente severo sulle parti meccaniche ed elettriche. Con esperienza in dispositivi elettronici per applicazioni marine, Electrolube è nella posizione ideale per offrire supporto e consulenza su composti protettivi adatti per tali applicazioni, utilizzando l’esperienza acquisita da più settori e dai diversi tipi di prodotti offerti nella nostra gamma. Combinando un’alta comprensione dei livelli di protezione richiesti, con la corretta gestione termica e la specificità delle varie applicazioni, come ad esempio la tecnologia LED, riusciamo a selezionare i migliori prodotti anche per le applicazioni più complesse e critiche. L’esperienza dei prodotti Electrolube utilizzati per proteggere sistemi di illuminazione esterni, come centri commerciali, arene sportive e persino piste di aeromobili, ci offre sicurezza e comprensione sul comportamento potenziale di questi prodotti se applicati, ad esempio, nelle luci di avvertimento di una turbina eolica. La nostra conoscenza in applicazioni dove è richiesto il trasferimento di dati wireless, ci offre ulteriori vantaggi che possono essere replicati in questa tipologia di illuminazione, anche in condizioni esterne così difficili.
ENERGIA GEOTERMICA
L’energia geotermica sfrutta il calore intrappolato sotto la crosta terrestre che spesso fuoriesce naturalmente sotto forma di vulcani o geyser. Utilizzando il calore prodotto dalle fonti geotermiche, è possibile catturare il vapore dell’acqua riscaldata sotto la superficie della terra e utilizzarlo per azionare una turbina. Se da un lato questa fonte di energia rinnovabile ha certamente un grosso potenziale di crescita visti i vantaggi dati dalla capacità intrinseca di ricostituirsi naturalmente e rapidamente, dall’altro bisogna considerare i rischi e i costi connessi nel dover operare e posizionare le centrali in aree sismiche e vulcaniche. L’idrogeno può essere utilizzato come carburante pulito e anche per le pile a combustibile (simile nella struttura alle batterie delle auto) e quindi per alimentare i motori elettrici. Sfortunatamente, l’idrogeno non si presenta naturalmente come gas e deve essere separato dagli altri elementi per essere utilizzato come carburante o elettricità. Ciò significa che la produzione di questo tipo di energia richiede un elevata quantità di altra energia per poter essere portata a termine, e non permette quindi di ottenere lo stesso grado di efficienza associati ad altre fonti rinnovabili. Un’altra forma di energia rinnovabile molto interessante, è a emissioni zero e proviene da rifiuti organici, utilizzando i prodotti di scarto della vita di tutti i giorni. La biomassa è un combustibile alternativo a base di materiali organici, inclusi legno, colture, piante, rifiuti animali e altro ancora. I prodotti della biomassa vengono bruciati all’interno di una camera di combustione, generando una fonte di vapore capace di far girare una turbina e produrre così elettricità. Le tradizionali centrali elettriche a carbone possono facilmente essere riconvertite per operare interamente con combustibile da biomassa. Biomassa, energia idroelettrica ed eolica sono perciò le tre risorse da cui dipendiamo maggiormente per raggiungere obiettivi energetici più puliti e per ottenere una riduzione dell’emissione di carbonio.
In tutti i casi di energia presi in considerazione, sono necessari dispositivi elettronici per misurare e monitorare le prestazioni degli impianti. È chiaro che nella maggior parte di queste situazioni l’ambiente esterno è la chiave del successo e un’attenta pianificazione dell’ubicazione e del posizionamento di questi sarà ricompensata con un’elevata efficienza e produttività. Le stazioni meteorologiche sono l’ennesimo esempio di dispositivo esterno che aiuta a fornire dati fondamentali per la pianificazione di un nuovo sito produttivo. Tali stazioni meteorologiche consentono una gestione più efficace degli impianti permettendo un monitoraggio continuo delle condizioni esterne e possono includere una moltitudine di dispositivi: rilevatore di dati, sistemi di comunicazione, sensori per pressione barometrica, velocità e direzione del vento, temperatura e umidità per citarne solo alcuni. Tutti questi dispositivi, compreso l’alimentatore utilizzato per azionarli, richiederanno una qualche forma di protezione dalle condizioni esterne, nonché una dissipazione del calore mediante prodotti per la gestione termica per evitare il surriscaldamento. Senza queste soluzioni elettrochimiche, i dispositivi non potrebbero funzionare nelle condizioni di utilizzo per periodi di tempo prolungati.
Sebbene il crescente grado di affidabilità ed efficienza nelle fonti di energia rinnovabili dipenda fortemente dall’apparecchiature utilizzate per la produzione, caratterizzate da una significativa quantità di parti mobili, è chiaro che gli sviluppi elettronici sono stati e saranno fondamentali per lo sviluppo e l’integrazione di queste fonti nella nostra vita quotidiana. Nel tempo, è probabile che la produzione di energia diventi ancora più automatizzata e si intrecci sempre di più con la tecnologia informatica. L’efficienza e l’affidabilità aumenteranno ulteriormente con l’aumentare del livello di intelligenza artificiale. I materiali per la gestione termica, i conformal coating e le resine incapsulanti hanno un ruolo centrale nella protezione, nell’affidabilità e nella durata dei dispositivi impiegati nella produzione di energie rinnovabili.
