Come Fibra

Una delle principali preoccupazioni nel dibattito sul potenziale dell’energia eolica offshore galleggiante di sconvolgere lo spazio dell’energia pulita è l’impatto che le tecnologie avrebbero sulla vita marina. I ricercatori hanno sviluppato un rilevamento a fibra ottica in grado di monitorare i segnali acustici circostanti, come i richiami delle balene. Ciò consente agli scienziati di monitorare il modo in cui le operazioni FOSW potrebbero avere un impatto sui grandi mammiferi marini. (Credito: Jenny Nuss/Berkeley Lab)

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I ricercatori stanno dando alle turbine eoliche offshore galleggianti la capacità di automonitorarsi e autoripararsi.

I test su tavola vibrante vengono utilizzati per imitare le onde dell'oceano e testare la stabilità della turbina. Testano inoltre la capacità del rilevamento in fibra ottica di misurare la risposta delle turbine. Per gentile concessione di Yuxin Wu.

In acque poco profonde, le turbine eoliche offshore sono fissate al fondale oceanico. Tuttavia, nelle aree di acque profonde dove i venti sono generalmente più forti e hanno la capacità di raccogliere più del doppio dell’energia, le turbine eoliche offshore galleggianti devono essere ancorate al fondale marino dove l’oceano è troppo profondo per strutture fisse. L’energia eolica offshore galleggiante (FOSW) è una delle tecnologie di energia pulita più promettenti con un mercato potenziale del valore di quasi 16 miliardi di dollari, ma sono necessarie soluzioni scientifiche e tecnologiche per contribuire a ridurre i costi di sviluppo, implementazione e manutenzione di questi sistemi complessi.

Gli scienziati del Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) del Dipartimento dell'Energia stanno sviluppando tecnologie di rilevamento costituite da cavi in ​​fibra ottica, che potrebbero essere installati su strutture FOSW progettate al largo della costa della California. Ciò consentirebbe alle strutture di automonitorare le condizioni dannose che potrebbero portare a costose riparazioni e aiuterebbe anche a valutare l’impatto del FOSW sui mammiferi marini rilevandone l’attività.

In collaborazione con esperti in scienza dei materiali, ingegneria, geofisica e sviluppatori FOSW di tutto il mondo, lo scienziato del Berkeley Lab Yuxin Wu sta ora lavorando per sviluppare soluzioni per ridurre i costi di sviluppo e implementazione del FOSW, riducendo al minimo i potenziali impatti ambientali.

D. Qual è il più grande ostacolo all’espansione delle tecnologie eoliche offshore galleggianti?

Wu: Finora ci sono state poche implementazioni FOSW perché la tecnologia è nelle prime fasi di sviluppo. Attualmente, nessun sistema di questo tipo è stato implementato a una profondità vicina ai 1.000 metri. Vogliamo sfruttare l’innovazione scientifica co-progettando materiali strutturali che siano in grado di resistere meglio agli ambienti marini difficili e agli eventi meteorologici estremi. E vogliamo aggiungere il rilevamento distribuito in fibra ottica ai sistemi FOSW per consentire ai sistemi di monitorare automaticamente in tempo reale potenziali problemi, una capacità che potrebbe prolungare la durata di vita di un sistema e ridurre i costi operativi e di manutenzione.

D. In che modo il vostro team applica il rilevamento in fibra ottica a queste innovazioni?

Wu: Un cavo in fibra ha un nucleo di vetro che permette di inviare un segnale ottico alla velocità della luce; quando si verificano vibrazioni, sollecitazioni o cambiamenti di temperatura del materiale da monitorare, tali informazioni verranno trasportate nel segnale luminoso che viene disperso indietro. Quando è attaccato o incorporato all'interno della struttura della turbina eolica, questo gli conferisce un "sistema nervoso" che gli permette di "sentire" e "sentire". La fibra è in grado di monitorare i segnali acustici circostanti, come i richiami delle balene, che possono aiutare gli scienziati a valutare i potenziali impatti sui grandi mammiferi marini derivanti dalle operazioni FOSW.

Abbiamo testato l'implementazione di questa tecnologia di rilevamento su componenti strutturali, come torri e turbine, per monitorare le condizioni fisiche e meccaniche sperimentate dalla struttura stessa, come la temperatura o la deformazione. La nostra ricerca finora si è concentrata sui test della fibra ottica sulla torre e sul riduttore, alcuni dei componenti più costosi dove è vantaggioso identificare i danni prima che causino problemi.

D. Quanto è importante la scienza dei materiali per ridurre il costo dei sistemi eolici offshore galleggianti?