Costruiamo le scatole che alimentano il mondo

Nella vasta distesa dell'oceano, dove l'incessante forza del vento regna sovrana, emerge una meraviglia dell'ingegneria: una 'grande scatola gialla'. Queste colossali risorse di trasmissione eolica offshore sono pronte a sfruttare la pura potenza della natura.

Se vogliamo raggiungere i nostri obiettivi di energia rinnovabile per il 2030, che per il Regno Unito richiedono un aumento di cinque volte dell’attuale capacità eolica offshore (fino a 50 GW) e, per l’Europa, un aumento di almeno 25 volte la capacità attuale, dobbiamo intensificare la corsa per fornire le infrastrutture necessarie per raggiungere questo obiettivo. Ciò include le imponenti strutture nascoste tra le turbine eoliche offshore e visibili dalle nostre coste: le "grandi scatole gialle". In questo articolo, analizziamo i fatti su questa parte vitale della catena di distribuzione dell'energia eolica.

Petrofac e Hitachi Energy si sono aggiudicate un accordo quadro pluriennale da TenneT per espandere la capacità eolica offshore nel Mare del Nord olandese-tedesco

Sebbene non siano sempre scatole (alcune sono a telaio aperto), né sempre gialle, queste strutture situate tra le turbine eoliche offshore sono sottostazioni o risorse di trasmissione. Ospitano trasformatori, quadri e altre apparecchiature elettriche necessarie per convertire l'elettricità generata dalle turbine in una corrente che può essere trasportata in modo affidabile a riva tramite cavi sottomarini.

Le turbine generano elettricità sotto forma di corrente alternata ad alta tensione (HVAC). Ma trasportare efficientemente questa energia a terra può provocare fluttuazioni e perdite a seconda della distanza del parco eolico dalla terra. Se un parco eolico si trova a circa 50 chilometri dalla terra, i cavi sottomarini possono effettivamente trasportare l’energia sotto forma di corrente alternata (AC). Ma per distanze tipicamente superiori a 70 chilometri, la corrente alternata ricevuta dalle turbine deve essere convertita in corrente continua ad alta tensione (HVDC) per essere trasportata via cavo senza fluttuazioni e perdite significative.

L’affidabilità di queste apparecchiature elettriche è vitale per mantenere un flusso costante di elettricità dall’azienda agricola alla rete. Ciò significa che le strutture offshore che supportano queste apparecchiature devono essere resistenti alle onde, al vento, alla corrente e persino ai terremoti. La maggior parte delle strutture di supporto sono costituite da piastre, tubi e travi in ​​acciaio verniciati per la protezione dalla corrosione. I contenitori che ospitano le apparecchiature elettriche sono realizzati in acciaio al carbonio, tipicamente rivestiti con strati di vernice resistente alla corrosione. Il rivestimento (le gambe e il rinforzo) o le strutture di supporto monopile (gambe singole) immerse nell'acqua sono trattate con altre tecnologie più robuste e resistenti alla corrosione, come gli anodi sacrificali (questa è una storia per un'altra volta).

La domanda sorge spontanea: "perché le sottostazioni, o mezzi di trasmissione, sono gialli?" Giallo, arancione, rosso, nero e bianco sono aposematici: una colorazione che denota avvertimento. Sono inoltre facilmente visibili nell'ambiente, anche in condizioni di scarsa illuminazione. In natura, uccelli, api, rane e serpenti usano il giallo come avvertimento contro potenziali minacce e predatori. Nel corso del tempo, questi colori di avvertimento si sono riflessi nel nostro ambiente produttivo. In un ambiente offshore, l'uso del giallo garantisce che le strutture siano visibili, aiutando la navigazione marina. In pratica, si tratta solo delle parti visibili dalla linea di galleggiamento (punto più basso per accogliere le basse maree) e sopra.

Laddove la profondità dell’acqua rappresentava un limite per le turbine eoliche stesse, i progressi nella progettazione e nella tecnologia fanno sì che i parchi eolici vengano ora costruiti in acque molto più profonde, con le turbine supportate su sottostrutture galleggianti. In teoria, le sottostazioni a fondo fisso sono sempre state in grado di gestire acque molto più profonde, con profondità pari a quelle osservate per gli impianti offshore di petrolio e gas; questi possono essere profondi fino a 500 metri, più dell'altezza delle Torri Petronas a Kuala Lumpur, in Malesia. Oggi, la progettazione e lo sviluppo sono in corso per consentire anche alle sottostazioni offshore di essere strutture galleggianti, il che significa che i futuri sviluppi dei parchi eolici offshore potrebbero trovarsi in luoghi che non avremmo mai potuto raggiungere prima.

Sebbene non esista una forma o una dimensione ottimale per queste strutture offshore, la capacità necessaria per il parco eolico determina quali attrezzature e quante di esse vanno sulla piattaforma. Ogni volta c'è quasi un design su misura. Questo è qualcosa che coloro che collaborano ai progetti 2GW di TenneT, incluso Petrofac, mirano a cambiare. Uno degli obiettivi chiave del progetto TenneT per il programma 2GW è lo sviluppo di un design più standardizzato e ripetibile: questo offre opportunità per un approccio progettuale più efficiente e una soluzione per fornire il numero significativo di "grandi scatole gialle" necessarie per raggiungere più rapidamente gli obiettivi governativi. La corsa è davvero iniziata.