HARTING vanta una consolidata collaborazione con i produttori di sistemi per turbine eoliche e i loro fornitori. L'azienda lavora a stretto contatto con produttori e fornitori per sviluppare soluzioni di sistema nuove e innovative.
Tutti i sistemi HARTING soddisfano i rigorosi requisiti del settore dell'energia eolica. I sistemi sono progettati per funzionare a temperature comprese tra -40 °C e +80 °C e per offrire un'elevata immunità elettrica e meccanica a sollecitazioni rotazionali, vibrazioni e urti. Tra gli esempi più recenti si annoverano un giunto a innesto con anelli collettori e un sistema di backup con batteria ricaricabile agli ioni di litio.
Parte 1: Giunto a collettore rotante a innesto.
I collettori rotanti collegano il mozzo (rotante) alla navicella (fissa) e sono tra i componenti che vengono regolarmente sostituiti negli impianti eolici.
Il nuovo giunto a innesto semplifica l'installazione e la sostituzione dei collettori rotanti, riducendo i tempi di fermo. I collettori rotanti possono essere sostituiti durante un singolo intervento di manutenzione senza interferire con il sistema di inclinazione o scollegare alcun cavo. Non sono necessari attrezzi speciali. Due bulloni in acciaio inox in due boccole in ottone fungono da guida durante l'operazione di accoppiamento. Successivamente, due telai di accoppiamento Han® con cuscinetti flottanti e i telai articolati Han-Modular® assicurano il corretto allineamento dei contatti elettrici, garantendo un'elevata affidabilità operativa del collegamento.
Oltre a fornire un collegamento elettrico, il giunto ad anello collettore HARTING è dotato di una barriera termica integrata che offre una maggiore protezione contro le temperature eccessive del serbatoio dell'olio. I sistemi di generazione di energia esistenti possono essere facilmente adattati con il giunto ad anello collettore.
L'interfaccia tra le parti A e B offre una protezione IP65 contro gli spruzzi d'acqua. L'alloggiamento è realizzato in fusione permanente da una speciale lega di alluminio.
L'interfaccia elettrica, che trasporta i segnali al sistema di controllo dell'inclinazione nell'hub, utilizza isolatori di contatto Han-Modular®. L'interfaccia dispone di moduli da 100 A per la trasmissione di potenza trifase, nonché di un Han®-Quintax per i due bus a 4 fili (dal bus CAN a Fast Ethernet) e trasporta anche 24 segnali di controllo. Il numero di segnali di controllo può essere aumentato a 34 utilizzando i moduli Han® DDD.
Il giunto viene fornito come soluzione completa, inclusa la lunghezza di cavo necessaria. Le due parti vengono assemblate e testate separatamente. La parte A viene installata sulla turbina eolica. La parte B viene inizialmente collegata all'anello collettore. I vantaggi della tecnologia plug-and-play risultano immediatamente evidenti in loco.
Le due parti devono semplicemente essere collegate durante la fase di messa in servizio, eliminando la necessità di installazione o assemblaggio in loco e consentendo quindi un risparmio di tempo (Figura 3)
Lo stesso principio si applica alla manutenzione. I tecnici dell'assistenza devono solo allentare quattro bulloni, rimuovere il vecchio anello collettore e installare quello nuovo. Il sistema di generazione di energia eolica può quindi essere ricollegato alla rete con tempi di inattività minimi. Il vecchio anello collettore può essere ricondizionato in officina o presso l'impianto.
Durante la fase concettuale viene eseguita una simulazione per ottimizzare il progetto. È possibile creare prototipi virtuali per progettare componenti in grado di gestire correnti elevate, resistere alle vibrazioni e offrire una buona stabilità. L'analisi agli elementi finiti viene utilizzata per ottimizzare e verificare il progetto dell'accoppiamento.
Un peso di 150 kg è stato posizionato all'estremità dell'anello scorrevole per simulare diversi scenari di carico. L'intera soluzione è stata progettata per resistere ai carichi generati durante le attività di messa in servizio e manutenzione. I valori simulati sono stati valutati su campioni di primo prodotto in un laboratorio accreditato HARTING, il che in questo caso ha comportato l'esecuzione di prove di carico meccanico. I risultati hanno dimostrato che i valori effettivi erano notevolmente migliori di quelli previsti dal
modello teorico.
Parte 2: Unità di backup con batteria ricaricabile (Litio, scenario peggiore)
Esistono ulteriori opportunità per migliorare le unità di accumulo di energia che alimentano il sistema di inclinazione delle turbine eoliche. L'alimentazione di backup garantisce che le pale del rotore possano essere riposizionate in caso di interruzione di corrente durante una tempesta o in seguito ad altre sequenze di eventi catastrofici. In questo tipo di emergenza, la turbina deve arrestarsi immediatamente e le pale del rotore devono essere orientate in direzione opposta al vento entro pochi secondi. Questa funzionalità è fondamentale perché un guasto al sistema di inclinazione potrebbe causare il blocco totale della turbina eolica.
In caso di emergenza, ciascun asse del sistema di inclinazione si sposta in posizione neutra. Una turbina eolica dispone in genere di tre unità di backup a batteria e la progettazione modulare ne facilita la sostituzione.
Le soluzioni di accumulo di energia convenzionali, come le batterie al piombo-acido, non sono ideali per ottenere un design compatto e una lunga durata senza manutenzione. La nuova unità di backup a batteria incorpora celle agli ioni di litio, che sono in gran parte immuni al tipo di rotazione e vibrazione che si verificano nelle turbine eoliche.
Un robusto involucro metallico con rivestimento elettrostatico offre un'efficace protezione contro le sollecitazioni meccaniche e termiche e impedisce il contatto con componenti pericolosi. La tecnologia dei connettori HARTING riduce la resistenza interna totale a RI < 24 mW.
Un bus CAN (9 pin, Sub-D) gestisce la comunicazione con l'unità di controllo centrale. Sono disponibili interfacce aggiuntive per il monitoraggio e la configurazione. Lo stato del BMS è accessibile tramite una porta RS232 (9 pin, Sub-D). La funzionalità HyperTerminal fornisce informazioni sullo stato di ciascuna batteria.
Un'interfaccia Han® 3A fornisce un monitoraggio ridondante dello stato di carica della batteria. La tensione di controllo a 24 V viene fornita tramite un secondo connettore Han® 3A.
Particolare attenzione è stata dedicata agli effetti di vibrazioni e urti sulla resistenza di contatto durante i test effettuati nel laboratorio accreditato HARTING durante la fase di progettazione. L'obiettivo era quello di progettare i contatti e le sezioni dei cavi per ottenere prestazioni ottimali in condizioni estreme.
Durante la fase di progettazione sono stati utilizzati i seguenti standard:
- Impatti: DIN 60 068-2-27.
- Urti: DIN EN 60 068 -2-29.
- Vita utile accelerata: DIN EN 61 373.
Maggiori informazioni o un preventivo
Gli autori
Key Account Manager per l'integrazione di sistemi
presso HARTING Technology Group
Responsabile di progetto presso VAB, Germania,
HARTING Technology Group
Direttore, Responsabile di progetto, VAB, Germania,
HARTING Technology Group
