Alla fine del 2010 la potenza degli impianti eolici off-shore connessi alla rete ha raggiunto i 3 GW. La localizzazione di questi impianti è per la quasi totalità nei mari del Nord Europa, caratterizzati da acque poco profonde e buona ventosità. Ulteriori installazioni sono programmate o in via di realizzazione. In prospettiva i grandi impianti off-shore in acque profonde, a motivo del loro elevato potenziale energetico e basso impatto visivo, si vanno affermando come la futura opzione per la generazione di energia elettrica.Nei siti off-shore, caratterizzati generalmente da maggiore ventosità, da minori vincoli collegati alle attività antropiche ma anche dalla presenza di moto ondoso e da maggiori costi di installazione e manutenzione, l’economia dell’energia elettrica da fonte eolica potrà progredire rapidamente se adeguatamente supportata dall’innovazione tecnologica. Nei prossimi anni l’eolico off-shore diverrà competitivo rispetto alle fonti rinnovabili “on-land” con l’affermarsi delle grandi turbine off-shore in acque profonde e lo sviluppo tecnologico dei generatori superconduttivi. Infatti la tecnologia delle turbine eoliche off-shore è in continua evoluzione nel caso delle fondazioni immerse ancorate al fondale; mentre è in fase di accelerato sviluppo (con promettente potenziale di riduzione dei costi dell’energia prodotta) per quanto riguarda le piattaforme flottanti. Un primo prototipo di quest’ultimo tipo di struttura di supporto per acque profonde è in prova nel mar di Norvegia.
Nei prossimi anni le tecnologie di fabbricazione dei materiali superconduttori e quelle del raffreddamento criogenico sono previste in evoluzione con un notevole abbattimento dei costi. Ciò renderà quindi possibile la realizzazione di generatori elettrici con tecnologia superconduttiva da impiegare nelle grandi turbine off-shore. Alcune industrie hitech Europee (Zenergy/ Converteam) ed americane (AMSC, AML) stanno già sviluppando, ad esempio, turbine da 10 MW con generatori superconduttivi.
Ma quali sono i vantaggi di questa tecnologia?
Nel caso delle grandi turbine eoliche off-shore con accoppiamento diretto tra rotore e generatore elettrico, (ritenuta da molti la configurazione più idonea per questo tipo di applicazioni), l’impiego della tecnologia a superconduttori comporta una drastica riduzione dell’ingombro e del peso del generatore e, in prospettiva, una conseguente riduzione dei costi di installazione e manutenzione. Particolarmente promettente a riguardo è la cosiddetta tecnologia dei superconduttori ad alta temperatura (HTS), che presenta il vantaggio di una temperatura di lavoro relativamente elevata (-196 °C, temperatura dell’azoto liquido) e di un notevole potenziale di riduzione dei costi di produzione tale da far prevedere che in 5 – 10 anni i conduttori superconduttori HTS possano arrivare a competere con la tecnologia del rame.
A conferma dell’importanza di questo tema, lo scorso 24 ottobre si è tenuto a Roma, presso la sede del GSE, il workshop internazionale SOWIT – Superconductivity for Off-shore Wind Turbines, organizzato congiuntamente da OWEMES e GSE. Scopo del workshop SOWIT è stato quello di dare una panoramica aggiornata dei programmi e delle attività in corso con la finalità di scambiare informazioni e promuovere la cooperazione tra Paesi europei, mediterranei e di altre aree del mondo nel promettente settore delle fonti rinnovabili in ambiente marino, in particolare per ciò che riguarda le applicazioni della tecnologia dei superconduttori ai sistemi di conversione dell’energia eolica. Anche qui la numerosità e, soprattutto, la qualità dei partecipanti e degli interventi ha dimostrato che la sfida tecnologica per le grandi macchine off-shore è ormai lanciata.
di Giacomo Arsuffi (ENEA – Unità Tecnica Fonti Rinnovabili) e Giuseppe Celentano (ENEA – Laboratorio Superconduttività –Unità Tecnica Fusione)