Regolazione dell'angolo di calettamento delle pale nelle turbine eoliche
Cilindro idraulico

I cilindri idraulici di Hänchen di Ostfildern, vicino a Stoccarda, sono componenti così affidabili. Da oltre 12 anni si sono dimostrati validi nelle condizioni rigorose sopraindicate negli impianti della settima azienda più grande al mondo nel settore dell'energia eolica. L'azienda di Amburgo ha sviluppato turbine eoliche in grado di erogare cinque megawatt e oltre. Attualmente sta costruendo i generatori eolici offshore più potenti del mondo.

La gamma di prodotti del produttore di "mulini a vento" comprende oggi impianti che raggiungono potenze nominali da 1.500 a 5.000 kilowatt. REpower punta su massima qualità, affidabilità, competenza tecnologica e precisione nei dettagli e si aspetta lo stesso dai suoi partner e fornitori. Nella scelta dei fornitori, si presta quindi particolare attenzione all'alta qualità dei componenti. Solo così è possibile sviluppare e produrre impianti multi-megawatt. Finora REpower ha costruito 1.600 di questi generatori a terra. Le due installazioni installate in mare pongono requisiti particolarmente elevati: questi impianti, che richiedono poca manutenzione, sono particolarmente adatti per l'uso in alto mare.

In 90 turbine eoliche, che REpower ha rilevato dal cantiere navale HSW di Husum, i cilindri idraulici di Hänchen sono in funzione da 12 anni senza problemi per la regolazione dell'angolo di calettamento delle pale. Grazie alla loro stabilità in 90.000 ore di esercizio, offrono un'affidabilità estremamente elevata.

Attualmente REpower utilizza sistemi elettromeccanici di regolazione dell'angolo di calettamento delle pale nelle turbine eoliche. Responsabile di ciò è la filosofia di sicurezza dell'azienda: affinché il rotore possa essere fermato in caso di emergenza in qualsiasi circostanza, in una costruzione senza freno di servizio sono assolutamente necessari tre meccanismi di regolazione delle pale che funzionano indipendentemente l'uno dall'altro. Gli impianti HSW dotati di cilindri Hänchen seguono una diversa filosofia di sicurezza. In questi, il freno e il meccanismo di regolazione sono separati: “Attualmente stiamo scegliendo la costruzione senza freni”, spiega Petersen, che ha anche scritto un libro per bambini sulla costruzione di turbine eoliche. “I cilindri idraulici di Hänchen non devono affatto nascondersi rispetto agli azionamenti elettrici, soprattutto quando si tratta di prestazioni e affidabilità.”

REpower ha rilevato la tecnologia per la regolazione idraulica dell'angolo di calettamento delle pale dal cantiere navale di Husum. E l'argomento principale a favore dell'ulteriore impiego dei cilindri di Hänchen Hydraulik di Ostfildern è stata l'elevata affidabilità. Nei 12 anni in cui le 90 turbine eoliche sono in funzione, non si sono verificate interruzioni dovute a guasti. “I cilindri idraulici di Hänchen non sono assolutamente tra i nostri problemi. Lo dimostra il fatto che non abbiamo ricambi immagazzinati per questo”, sottolinea Dipl.-Ing. Oliver Blum, che lavora nel supporto insieme a Petersen. “Perché il tasso di guasti nelle tecnologie elettromeccaniche è leggermente più alto a causa della tecnologia.”

I cilindri Hänchen, classificati come cilindri speciali a causa di una speciale filettatura dello stelo pistone, azionano contemporaneamente tre pale del rotore attorno al loro asse longitudinale tramite una barra di spinta. Essi formano il rotore con un diametro di 57 m. Il meccanismo di regolazione funziona in modo simile a un moderno propulsore navale. Il cilindro idraulico deve posizionare le pale con una precisione fino a 0,1 gradi. Solo in questo modo è possibile realizzare il posizionamento angolare preciso delle pale specificato dallo sviluppo. Le barre di spinta dei cilindri percorrono sia micro-movimenti che corse continue. A seconda della velocità del vento, viene raggiunto il punto di lavoro che garantisce una velocità costante del generatore. Decisivo qui è il funzionamento in regime stazionario. Infatti, i continui movimenti minimi sono associati ad elevati carichi per il funzionamento dell'impianto. Proprio questi micro-movimenti rappresentano una sfida per la meccanica, l'elettromeccanica e l'idraulica: deve essere garantito che la lubrificazione sia assicurata anche in caso di micro-movimenti continui in un settore di 0,5 mm.

A ciò si aggiungono le condizioni ambientali estreme: l'impianto deve funzionare con la stessa precisione a una temperatura dell'aria di -15° C come a +45° C, l'umidità e l'aria salmastra non devono causare problemi. In questo caso, Hänchen può attingere all'esperienza acquisita con l'impiego di cilindri ad altissime prestazioni, come quelli utilizzati negli altiforni in un'atmosfera contenente acido fluoridrico per movimentare lingottiere con un massimo di 35 t di acciaio incandescente a diversi Hz in funzionamento continuo.

La sfida consiste nella regolazione ottimale. L'impianto cerca di mantenere un determinato numero di giri e quindi una determinata potenza. Il concetto prevede due livelli di potenza a seconda della forza del vento. Questi punti di potenza si attestano a 1.000 o 1.500 giri al generatore, forniti dal rotore tramite un cambio. Essi devono essere raggiunti nel modo più costante possibile per evitare fluttuazioni nella rete elettrica. La regolazione della pala deve quindi garantire che, con l'aumentare del vento, anche in presenza di vento rafficato, le pale vengano tolte dal vento e che quindi il numero di giri rimanga costante a 23 giri del rotore al minuto.

Qui il cilindro idraulico funziona con un trasduttore di posizione integrato. Hänchen fornisce a tal fine l'unità completa, che costituisce un sistema compatto, particolarmente preciso e affidabile. Funziona con una corsa di 380 mm e richiede una pressione di 160 bar. Per motivi di sicurezza, il gruppo idraulico funziona con un accumulatore: questo fornisce una riserva di pressione anche in caso di guasto del gruppo, per togliere immediatamente le pale dal vento in caso di problemi. In questo modo, i cilindri idraulici garantiscono non solo precisione, resistenza e affidabilità. Dimostrano anche la loro idoneità per compiti rilevanti per la sicurezza. Proprio nelle condizioni più difficili dell'energia eolica offshore, gli specialisti di idraulica della regione di Stoccarda prevedono un'espansione significativa di questo segmento di mercato.