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Energia eolica: i problemi più comuni del sistema di messa a terra

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Energia eolica: i problemi più comuni del sistema di messa a terra

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L'industria eolica è una delle energie rinnovabili più competitive a livello globale in termini di costi. In un mondo sempre più interconnesso, il settore deve continuare a innovare, ad esempio attraverso la trasformazione digitale. Le tecnologie intelligenti collaborano alla soluzione dei problemi che, a causa delle loro caratteristiche e della loro ubicazione, i parchi eolici devono affrontare per quanto riguarda i sistemi di messa a terra. Per questo motivo, Aplicaciones Tecnológicas S.A. offre servizi professionali per studi geoelettrici e progetti di messa a terra 4.0. Inoltre, lo Smart Earthing Monitoring System consente il monitoraggio centralizzato e non presidiato dei sistemi di messa a terra delle turbine eoliche e della sottostazione del parco eolico.

Il Global Wind Energy Council (GWEC), nel suo Global Wind Report 2023, sottolinea che stiamo affrontando una crisi energetica derivante dagli alti prezzi dell'energia che il mondo sta sperimentando dopo la pandemia COVID-19 e anche dopo l'invasione russa dell'Ucraina. Secondo l'organizzazione, la crisi è una conseguenza del rinvio della transizione energetica, che per di più viene portata avanti in modo casuale. Di conseguenza, i mercati rimangono dipendenti dalla volatilità dei combustibili fossili, soggetti a pressioni geopolitiche e a pratiche anticoncorrenziali.

Le energie rinnovabili sono il modo più efficiente per raggiungere l'autonomia e la sicurezza energetica, ridurre i costi dell'elettricità e decarbonizzare i sistemi energetici. La domanda di energia rinnovabile continua a crescere e la maggior parte di questa crescita proviene dai settori dell'eolico e del solare fotovoltaico.

Nel giugno 2023, l'industria eolica raggiungerà la pietra miliare di 1 terawatt (TW) di capacità installata a livello globale nei suoi oltre 40 anni di sviluppo. In questi quattro decenni, ha dimostrato di essere una tecnologia con un alto livello di resilienza e maturità, essendo una delle fonti energetiche più competitive dal punto di vista dei costi. Per questo motivo, le previsioni di mercato indicano che svolgerà un ruolo unico nella transizione energetica.

D'altra parte, le previsioni attuali prevedono una crescita esponenziale, tanto che, in soli 7 anni, sarà distribuita la stessa capacità installata negli ultimi 40 anni.

Il Global Wind Report 2023 sottolinea che il settore eolico deve dimostrare di poter continuare a innovare in un mondo sempre più interconnesso.

Nel Global Wind Report 2022 dell'anno precedente, è stata posta molta enfasi sull'innovazione tecnologica come uno dei principali fattori di riduzione dei costi alla base della sua leadership, insieme al solare fotovoltaico, nel settore delle energie rinnovabili. In questo rapporto viene data particolare attenzione alla digitalizzazione, perché converge con la decarbonizzazione nella rapida trasformazione digitale del sistema energetico.

Il settore sta sperimentando i Big Data per gestire la domanda, migliorare la prevedibilità dei modelli meteorologici e la risposta delle fonti rinnovabili e consentire ai consumatori di diventare prosumer.

Sia la digitalizzazione che l'IA stanno migliorando le prestazioni degli impianti rinnovabili, riducendo i costi operativi e il costo livellato dell'elettricità (LCOE). L'intelligenza artificiale è in grado di ottimizzare la produzione e di utilizzare algoritmi per rilevare potenziali guasti alle apparecchiature ed eseguire la manutenzione predittiva prima che diventino problemi gravi.

Noi di Aplicaciones Tecnológicas siamo consapevoli che le tecnologie intelligenti e la digitalizzazione sono il futuro e, per questo motivo, le abbiamo incorporate nelle nostre aree di competenza, come nel caso dei sistemi di messa a terra. In questo articolo parliamo di come le soluzioni di prodotti e servizi del nostro portafoglio risolvono i problemi dei sistemi di messa a terra, ottimizzando la sicurezza e l'efficienza finanziaria operativa degli impianti nel settore dell'energia eolica.

Servizio di studi geoelettrici per ottimizzare la progettazione di un impianto di messa a terra

La resistività elettrica locale è un parametro critico per la resistenza di messa a terra delle turbine eoliche. La misurazione della resistività del suolo è quindi necessaria per progettare un sistema di messa a terra sicuro, poiché le turbine eoliche sono distribuite su vaste aree con diversi tipi e caratteristiche del terreno.

Tuttavia, a causa della distanza tra le turbine eoliche, le caratteristiche del terreno possono variare da un luogo all'altro. Pertanto, la soluzione adottata in un caso può non soddisfare i requisiti in un altro.

In queste aree, una progettazione adeguata e personalizzata dell'impianto di messa a terra è essenziale per garantire i livelli di sicurezza richiesti (tensione di passo e di contatto) e il valore della resistenza di terra.

Di preferenza, la resistività deve essere misurata nei punti in cui è installata una turbina eolica che, in caso di guasto, può generare un pericoloso flusso di corrente verso l'impianto di messa a terra.

Tuttavia, la progettazione di un impianto di messa a terra senza valori reali di resistività può presentare un rischio per la sicurezza a causa dell'uso di valori tabellari, che in alcuni casi possono essere ottimistici.

In Aplicaciones Tecnológicas S.A. abbiamo sviluppato un metodo che ottimizza l'esecuzione delle misure per lo studio geoelettrico del progetto del parco eolico. Il nostro servizio professionale utilizza tecnologie intelligenti e comunicazioni IoT. Le informazioni fornite dallo studio vengono utilizzate per determinare la disposizione, la profondità, il numero e il tipo di elementi dell'impianto di messa a terra. In questo modo è possibile soddisfare i requisiti iniziali del progetto, sia normativi che di sicurezza e funzionali.

I problemi più comuni dei progetti di impianti di messa a terra nei parchi eolici

Gli impianti di messa a terra dei parchi eolici, come quelli di qualsiasi impianto elettrico, devono garantire l'efficace funzionamento dei dispositivi di protezione e prevenire gradienti di tensione in caso di guasto che potrebbero causare danni alle apparecchiature o mettere in pericolo la vita delle persone.

L'installazione dei sistemi di messa a terra nei parchi eolici è spesso limitata da fattori topografici. Questi fattori rendono difficile dimensionare adeguatamente il sistema di messa a terra per ottenere la bassa resistenza al suolo di ogni turbina eolica e la resistenza complessiva del parco eolico. La sfida principale che gli studi di ingegneria e architettura devono affrontare è quella di trovare il miglior compromesso tra proprietà tecniche e costi, a seconda dell'applicazione specifica del sistema in un determinato terreno.

Pertanto, per garantire l'efficienza, la sicurezza e l'affidabilità dei sistemi di messa a terra, è necessaria la conoscenza di esperti nella realizzazione del progetto di messa a terra. Una progettazione e un'esecuzione corrette evitano le gravi conseguenze di cui sopra. Inoltre, qualsiasi adattamento successivo è complicato quando l'impianto è interrato.

Aplicaciones Tecnológicas S.A. offre un servizio professionale di progettazione di messa a terra 4.0. Il nostro servizio si differenzia per il valore aggiunto della tecnologia intelligente nel monitoraggio della messa a terra. La tecnologia SEMS (Smart Earthing Monitoring System), che spiegheremo nella sezione seguente, consente la trasformazione digitale degli impianti di messa a terra per la sicurezza e la continuità del servizio.

I progetti professionali di impianti di messa a terra 4.0 si basano su un team tecnico di esperti e su strumenti informatici all'avanguardia.

Sistema di monitoraggio intelligente per la messa a terra 4.0

Il monitoraggio dell'impianto di messa a terra consente di ottimizzare la sicurezza e i costi di verifica della messa a terra della struttura. Ciò include la verifica normativa periodica, l'identificazione di connessioni errate, la continuità delle schermature dei cavi di alimentazione e la verifica della continuità del cavo di terra (valutando rotture, atti vandalici, ecc.). D'altra parte, la verifica della messa a terra delle apparecchiature elettriche facilita la verifica dei conduttori di terra dei quadri elettrici e delle strutture.

Smart Earthing Monitoring System, sviluppato da Aplicaciones Tecnológicas S.A., è il sistema per l'elaborazione distribuita e il monitoraggio centralizzato dei punti di messa a terra. Funziona impiegando la raccolta dei dati con la sensorizzazione distribuita. Queste informazioni vengono trasmesse tramite connettività IoT al centro dati sicuro. L'algoritmo avanzato di intelligenza artificiale le elabora per fornire diagnosi accurate che l'utente riceve sotto forma di avvisi multicanale oggettivi.

In breve, il sistema di monitoraggio Smart Earthing trasforma l'impianto di messa a terra in un enorme sensore per avvisare a distanza sul funzionamento dell'impianto. Inoltre, la nostra tecnologia SEMS si applica sia ai parchi eolici pianificati che a quelli operativi.

SEMS è in grado di determinare la distribuzione della corrente nei diversi nodi della rete, di discriminare con precisione la resistenza di messa a terra dell'impianto monitorato e di valutare le condizioni delle schermature dei cavi di alimentazione.

L'industria eolica è in rapida crescita. Questa sarà accelerata dal tentativo di rispettare l'Accordo di Parigi e di raggiungere l'autonomia energetica senza dipendere dalla geopolitica dei combustibili fossili. Nel suo processo di continua innovazione, le tecnologie intelligenti si alleano per risolvere i problemi specifici di questo settore.

Le soluzioni di Aplicaciones Tecnológicas S.A. collaborano alla risoluzione delle difficoltà legate ai sistemi di messa a terra dei parchi eolici per ottenere la massima sicurezza e l'efficienza operativo-finanziaria per garantire il rispetto del ritorno sugli investimenti (ROI).

Se desiderate saperne di più sui problemi di messa a terra che affliggono il settore e su come le tecnologie intelligenti possono risolverli, potete contattare i nostri esperti al seguente link.

Riferimenti

Deshagoni, R. G. Design and Analysis of Earthing System for Wind Turbine Generators from Lightning Discharge Currents. (Victoria University of Wellington, 2020). doi:10.26686/WGTN.17143826.V1

Esmaeilian, Shayegani Akmal, y Salay Naderi, "Progettazione dei sistemi di messa a terra dei parchi eolici in relazione alla massima tensione di contatto e di passo ammissibile". 2012 11th International Conference on Environment and Electrical Engineering (2012), pagg. 74-79

Hansen, Østergaard, y Christiansen, "System Grounding of Wind Farm Medium Voltage Cable Grids". In Conferenza nordica sull'energia eolica (NWPC) 2007

Kontargyri, Gonos, y Stathopulos, "Studio sul sistema di messa a terra dei parchi eolici". IEEE Transactions on Industry Applications (2015), 51 (6), p. 4969-4977

Lorentzou, Hatziargyriou, y Papadias, "Analisi dei sistemi di messa a terra delle turbine eoliche". Conferenza elettrotecnica. MELECON 2000. 10° Mediterraneo (2000), 3, p. 936-939