I vantaggi dell’automazione nella manutenzione delle turbine eoliche
Le pale delle turbine eoliche sono esposte a condizioni ambientali estreme per tutto il loro ciclo vitale, il che determina l’insorgenza di difetti quali crepe, delaminazione, danni da impatto, distacco e erosione del bordo d’attacco. Una delle principali difficoltà al riguardo concerne il fatto che molti di questi difetti si sviluppano sotto la superficie della pala, per cui non possono essere individuati in modo affidabile tramite ispezioni visive convenzionali o rilevamenti effettuati mediante droni. «La manutenzione richiede inoltre un’alta intensità di lavoro e denaro e, spesso, obbliga i tecnici a lavorare ad altezze elevate», afferma Nuno Rego, membro del progetto Romain(si apre in una nuova finestra) e ingegnere presso il Gruppo EDP in Portogallo(si apre in una nuova finestra). «I tempi di fermo durante le riparazioni possono comportare notevoli perdite a livello produttivo, nonché un aumento dei costi operativi per i proprietari dei parchi eolici.»
Un’ispezione robotizzata delle pale delle turbine eoliche
L’obiettivo generale del progetto Romain, finanziato dall’UE, era quello di sviluppare e convalidare un sistema di manutenzione robotizzato che fosse in grado di ispezionare e riparare le pale delle turbine eoliche direttamente sul campo. A tal fine, il progetto ha riunito esperti in materia di robotica, gestione delle turbine eoliche, controlli non distruttivi, intelligenza artificiale (IA) e tecnologie di riparazione dei materiali compositi. «Il lavoro è stato svolto in diverse fasi», spiega Rego. «In primo luogo abbiamo sviluppato una piattaforma robotica in grado di arrampicarsi e posizionarsi sulle pale delle turbine eoliche, quindi abbiamo creato un sistema di ispezione avanzato per individuare i difetti nascosti.» Il team del progetto ha successivamente sviluppato algoritmi di IA al fine di automatizzare l’identificazione dei difetti e l’interpretazione dei dati di ispezione, progettando di conseguenza tecnologie di riparazione robotizzate tra cui l’applicazione automatizzata di patch e concetti avanzati di riparazione basati sulla saldatura. «Abbiamo integrato i principali sottosistemi in un’unica piattaforma robotica di manutenzione», aggiunge Rego. «Li abbiamo testati nei laboratori e nelle strutture di prova dedicate presso la sede di Aerones a Riga, in Lettonia, dove è stato creato un ambiente di prova dedicato alle pale.»
Rilevamento e riparazione di difetti nascosti sotto la superficie
Il progetto ha quindi condotto prove sul campo per convalidare l’intero processo, dall’ispezione alla riparazione, in condizioni operative reali, che si sono svolte presso i parchi eolici di La Cabaña ed El Gramal in Spagna, gestiti da EDP Renewables. Le prove hanno dimostrato la capacità del robot di accedere alle pale delle turbine, ispezionarle e identificare difetti localizzati con il supporto di analisi basate sull’IA. Inoltre, sono state eseguite con successo riparazioni con patch su turbine eoliche in funzione. «Un risultato particolarmente importante ha riguardato l’efficacia dell’utilizzo della shearografia (una tecnica di misurazione basata sul laser) per individuare difetti nascosti sotto la superficie che non erano visibili mediante l’impiego dei metodi di ispezione convenzionali», osserva Rego. «I difetti sono stati successivamente confermati da ispezioni di follow-up effettuate alcuni mesi più tardi.»
Un’operatività di successo nei parchi eolici
Romain ha dimostrato che la manutenzione robotizzata delle pale è tecnicamente fattibile, nonché attuabile con successo nei parchi eolici in funzione. I prossimi passi includono l’ulteriore miglioramento delle prestazioni e della velocità di elaborazione nel rilevamento dei difetti basato sull’IA, nonché il perfezionamento del sistema di riparazione per gestire una gamma più ampia di tipologie di difetti. «Intendiamo inoltre includere ulteriori attività di manutenzione, quali la preparazione e la finitura delle superfici», afferma Rego. «Nel frattempo, continueremo a convalidare la tecnologia con gli operatori dei parchi eolici ed esploreremo le opportunità commerciali a disposizione attraverso i nostri partner di progetto, tra cui Aerones, Tecnalia, Front Technologies ed EDP.» Il team del progetto ritiene effettivamente che l’innovazione disponga di un forte potenziale in termini industriali: un’analisi tecnico-economica ha indicato che la manutenzione robotizzata contribuisce a ridurre i costi operativi, ad aumentare il numero di riparazioni completate nell’ambito di una campagna di manutenzione e a ridurre i ritardi legati alle condizioni meteorologiche. Grazie a tutto ciò, il progetto Romain spera di sostenere la futura crescita del settore dell’energia rinnovabile in Europa.
