Alimentazione di parchi eolici offshore con modellazione numerica di cavi sottomarini

Pubblicato mercoledì 19 ottobre 2022

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Le turbine eoliche per i parchi eolici offshore stanno iniziando a essere costruite più in profondità nell’oceano. Ciò crea una nuova necessità di cavi sottomarini ben progettati che possano raggiungere distanze maggiori, sopravvivere in acque più profonde e connettere meglio il nostro mondo con energia sostenibile. Hellenic Cables in Grecia utilizza la modellazione a elementi finiti per analizzare e convalidare la progettazione di cavi sotterranei e sottomarini.

"Laws, Whitehouse ha ricevuto un segnale di cinque minuti. I segnali della bobina sono troppo deboli per essere trasmessi. Prova a guidare lentamente e in modo regolare. Ho messo una puleggia intermedia. Rispondi tramite bobine."

Suona familiare? Il messaggio qui sopra fu inviato attraverso il primo cavo telegrafico transatlantico tra Terranova e Irlanda, nel lontano 1858. ("Whitehouse" si riferisce all'elettricista capo della Atlantic Telegraph Company dell'epoca, Wildman Whitehouse.) Avanti veloce al 2014: il fondo dell'oceano ospita quasi 300 cavi di comunicazione, che collegano paesi e forniscono comunicazioni Internet in tutto il mondo. Ancora un passo avanti: nel 2021, ci sono circa 1,3 milioni di km di cavi sottomarini in servizio (Figura 1), che vanno da un cavo corto di 131 km tra l'Irlanda e il Regno Unito al cavo di 20.000 km che collega l'Asia con il Nord America e il Sud America. Sappiamo come si presenta oggi il mondo dei cavi sottomarini, ma quale sarà il futuro?

Figura 1. I cavi sottomarini mantengono il mondo connesso.

L’industria eolica offshore (OFW) è una delle fonti di energia in più rapido progresso in tutto il mondo. Ha senso: il vento è più forte e più costante sull’oceano aperto che sulla terraferma. Alcuni parchi eolici sono in grado di alimentare 500.000 case o più. Attualmente, l’Europa è leader del mercato, costituendo quasi l’80% della capacità OFW. Tuttavia, si prevede che la domanda mondiale di energia aumenterà del 20% in 10 anni, e la maggior parte di tale domanda sarà fornita da fonti energetiche sostenibili come l’energia eolica.

I parchi eolici offshore (Figura 2) sono costituiti da reti di turbine. Queste reti includono cavi che collegano i parchi eolici alla costa e forniscono elettricità alla nostra infrastruttura di rete elettrica (Figura 3). Molte aziende agricole OFW sono costituite da strutture messe a terra, come monopali e altri tipi di turbine eoliche fisse sul fondo. Le fondamenta di queste strutture sono costose da costruire e difficili da installare in ambienti marini profondi, poiché i cavi devono essere interrati nel fondo marino. L'installazione e la manutenzione sono più facili da realizzare in acque poco profonde.

Il futuro dell’energia eolica offshore risiede nei parchi eolici che galleggiano su zavorre e ormeggi, con i cavi posati direttamente sul fondo marino. I parchi eolici galleggianti sono un’ottima soluzione quando i parchi eolici situati appena al largo della costa diventano affollati. Possono anche trarre vantaggio dai venti più forti e potenti che si verificano più al largo. Si prevede che i parchi eolici galleggianti diventeranno più popolari nel prossimo decennio. Questa è un’opzione particolarmente interessante per aree come la costa pacifica degli Stati Uniti e il Mediterraneo, dove le coste sono più profonde, a differenza delle acque poco profonde della costa atlantica di Stati Uniti, Regno Unito e Norvegia. Un requisito importante degli allevamenti OFW galleggianti è l’installazione di cavi sottomarini dinamici e ad alta capacità che siano in grado di sfruttare e fornire efficacemente l’elettricità generata alle nostre coste.

Figura 2. Si prevede che i parchi eolici offshore contribuiranno a soddisfare la crescente domanda di energia sostenibile. Immagine di Ein Dahmer — Opera propria. Concesso in licenza con CC BY-SA 4.0, tramite Wikimedia Commons.