Costruire pale eoliche 5.0
L’automazione dei processi ha già fatto timidamente capolino nel mondo degli aerogeneratori. Oggi l’industria del vento utilizza una serie di macchine pre-programmate per verniciare e lucidare le pale ma nel complesso le piene potenzialità risultano ancora non sfruttare. Ad aumentare il livello di automazione nei processi produttivi è oggi una nuova ricerca del NREL, il National Renewable Energy Laboratory del Dipartimento statunitense dell’Energia. Qui l’ingegnere Hunter Huth e colleghi hanno aggiunto un nuovo livello di assistenza robotica per costruire pale eoliche al fine di migliorare il prodotto e le condizioni di lavoro umane.
Lo studio si focalizza sulle operazioni post stampaggio, ossia successive alla realizzazione dei due lati della lama tramite stampo e incollaggio delle parti. Le fasi successive includono la rifinitura delle parti per rimuovere le sbavature rimaste, la molatura per produrre la forma del profilo alare desiderata, la levigatura, la sovralaminazione e la verniciatura.
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I vantaggi di una produzione eolica più automatizzata
Man mano che le turbine diventano più grandi e potenti, queste attività richiedono che i lavoratori si muovano su ponteggi sempre più alti. Inoltre tutto il lavoro deve essere svolto indossando respiratori e tute in Tyvek per proteggerli dalla polvere composita. Condizioni non facili su cui oggi, soprattutto negli USA, pesa anche la carenza di manodopera qualificata.
Ma esistono anche altri benefici ottenibili. A questo livello l‘automazione potrebbe ridurre i tempi di fabbrica e migliorare la consistenza delle lame. I robot possono, infatti, impiegare strumenti più grandi ed eseguire operazioni in modo più efficiente rispetto agli strumenti manuali tradizionali.
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Il braccio robotico del NREL
Nel loro progetto gli scienziati del NREL hanno proposto un processo per automatizzare tre operazioni post stampaggio: rifilatura, molatura e levigatura. Il lavoro è partito con una serie di scansioni per creare una rappresentazione 3D della posizione della pala eolica, identificando con precisione le sezioni anteriore e posteriore del profilo alare. Quindi gli ingegneri hanno programmato un braccio robotico per eseguire i compiti sopracitati. Gli algoritmi creati sono stati testati su una sezione della pala di 5 metri e i risultati sono stati analizzati in termini di velocità operativa e precisione. La conclusione? Costruire pale eoliche con i robot non è ancora un processo perfetto. I ricercatori hanno riscontrato, infatti, diversi miglioramenti rispetto al lavoro manuale ma anche alcune défaillance, soprattutto nella fase di molatura da ottimizzare in futuro.
“Anche se potrebbe non essere ovvio, automatizzare parte della manodopera nella produzione delle lame può portare a più posti di lavoro negli Stati Uniti perché migliora l’economia dei componenti domestici rispetto a quelli importati”, spiega Daniel Laird, direttore del National Wind Technology Center presso NREL.
“Lo scopo di questa ricerca era quello di sviluppare metodi di automazione che potessero essere utilizzati per rendere le pale prodotte a livello nazionale competitive a livello globale”, ha aggiunto Huth. “Attualmente le pale offshore non vengono prodotte negli Stati Uniti a causa degli alti tassi di manodopera. Il processo di finitura richiede molta manodopera e ha un alto tasso di turnover a causa della natura dura del lavoro. Automatizzando il processo di finitura, la produzione nazionale di pale offshore può diventare economicamente più fattibile”.