GE installa la prima spirale al mondo

I venti più forti tendono ad essere più alti, ma come mostra questo studio del 2022, le turbine montate più in alto che catturano il vento più forte non equivalgono necessariamente al costo energetico più basso. In effetti, una volta presi in considerazione i costi di fondazioni più forti e torri più alte e robuste, qualsiasi cosa superiore a circa 120 m (394 piedi) tende a comportare elettricità più costosa – e in un mercato sensibile ai prezzi come quello dell’energia, questa è una brutta notizia.

Secondo il NREL, circa la metà del costo livellato dell’energia (LCoE) in un impianto eolico commerciale medio deriva direttamente dal costo delle turbine eoliche stesse. Di questo, quasi la metà del denaro è nella gondola in alto, e il resto è suddiviso tra i rotori, che contribuiscono per circa il 13,7% all'LCoE, e la torre stessa, per circa il 10,3%.

Ma man mano che le torri diventano più grandi, la loro quota del CAPEX iniziale (spese in conto capitale) aumenta in modo sproporzionato. Una torre da 110 m (361 piedi) potrebbe rappresentare il 20% del CAPEX di un progetto, mentre una torre da 150 m (492 piedi) diventa il 29% del costo. E questo per non parlare degli ulteriori problemi logistici legati alla gestione di macchinari enormi come questo.

Keystone afferma di avere una soluzione per la costruzione di torri che riduce il prezzo delle grandi torri a un livello così basso da "rendere l'energia eolica la fonte di energia a più basso costo disponibile, non solo nelle pianure aperte, ma in tutto il mondo".

L'idea è abbastanza semplice; invece di creare una serie di "barattoli" cilindrici, trasportarli fino al sito della turbina e saldarli insieme per creare la struttura finale della torre, Keystone propone di costruire rapidamente piccoli impianti di produzione in loco, per poi trasportarli in bobine di acciaio sfuse, o addirittura lamiere piane, che possono essere saldate insieme per formare strisce più lunghe. Queste bobine o strisce vengono immesse in macchine piegatrici angolari che le piegano in una forma a spirale, che viene saldata insieme lungo la linea di giunzione in modo continuo mentre l'acciaio viene tornito. Gran parte del processo è automatizzato, come puoi vedere nel video qui sotto.

Il risultato, afferma Keystone, sono torri a tutta lunghezza, o sezioni più brevi se ciò è logisticamente più semplice, prodotte 10 volte più velocemente di quanto possa fare una fabbrica standard, utilizzando fino all'80% in meno di manodopera. Potrebbero esserci risparmi anche nelle fondazioni utilizzate per le torri saldate a spirale. La fabbrica può essere pronta per l'uso entro circa un mese e costruire in loco significa che è possibile realizzare il tipo di sezioni di grande diametro che semplicemente non potrebbero passare sotto i ponti se dovessi produrle in una fabbrica e spedirle.

Questa restrizione al trasporto, secondo Reuters, mantiene attualmente il diametro massimo fino a 4,3 m (14 piedi), limitando l'altezza della torre a circa 80 m (262 piedi). La tecnologia Keystone è in grado di produrre torri di diametro superiore a 7 m (23 piedi), per torri fino a 180 m (590 piedi) di altezza e oltre. Quindi i parchi eolici onshore possono gestire torri più alte, con pale più lunghe, azionando turbine più grandi e producendo più energia.

La saldatura a spirale è una tecnologia consolidata quando si tratta di realizzare tubazioni, quindi il processo di creazione e controllo della qualità di queste lunghe sezioni di tubo è già collaudato. Keystone afferma che ciò si traduce anche in "migliori prestazioni in termini di fatica e deformazione", consentendo di realizzare torri di una determinata altezza utilizzando meno acciaio. E poiché l'impianto di produzione è essenzialmente mobile, è abbastanza facile posizionarne uno temporaneamente accanto a un molo e sparare dozzine di sezioni o intere torri per installazioni offshore.

Sebbene l'unità di fabbrica mobile sia una parte fondamentale del gioco di Keystone, ha anche creato un proprio impianto di produzione in Texas, e da questa fabbrica ha prodotto la torre per la sua prima installazione live, lavorando con General Electric Renewable Energy.

Il primo prodotto è una torre saldata a spirale di 89 m (292 piedi) per la turbina 2.8-127 di GE. Certificata per una durata di 40 anni, la torre è progettata per essere un semplice sostituto delle torri standard di GE. Presumibilmente fornirà un buon caso di studio su scala commerciale da cui procedere.

Certamente, Keystone è una piccola operazione al momento, che sopravvive in gran parte grazie alle sovvenzioni del governo statunitense. In questo tipo di produzione, è necessario che si attivino le economie di scala prima di poter iniziare a promettere grandi risparmi ai clienti. Ma la torre rappresenta chiaramente una parte significativa del costo di una turbina eolica finita, nonché un fattore limitante nell’equazione dimensioni/potenza, quindi la tecnica di saldatura a spirale di Keystone potrebbe ancora diventare una forte leva con cui spostare i costi delle energie rinnovabili.