Giordano Torri
Harnessing
the Wind
Ansaldo Sistemi Industriali SpA, in partnership with Blue H
R&D srl based in Genoa, part of the Blue H group, presented
a project for the development of an offshore wind farm
based on 3.5MW turbines. The design of the 3.5 MW unit
will be developed under the program Industria 2015 that has
been approved for financing.
In addition to Blue H, other partners on this project include:
EADS Astrium (France – manufacturers of the Ariane missiles), Progeco (Rosignano, Livorno) and other Italian research institutes. The unit, when completed, will be used in
future offshore wind farms that Blue H is developing in the
Mediterranean sea.
Ansaldo Sistemi Industriali is developing the electrical generator to be coupled to the innovative two-blade, fixed pitch
wind turbine and the power converter system for generating
the power to the high-voltage grids.
The wide operative speed range and the specific yaw control
required by this type of wind turbine is leading to an innovative electric system where high efficiency, precise torque
control, ease of installation and long-term maintenance are
key issues being addressed. Moreover, the solution will be
suitable for long distance energy transportation as required
by off-shore installations.
Offshore Wind farms are gaining increasing interest, particularly in Europe. There are two primary advantages to offshore wind farms. First, wind levels tend to be higher and
more constant in offshore areas.
Second, with recent advances in technology, the plants can
be placed farther out at sea, beyond the horizon, eliminating
the visual impact that wind farms generally create. This is
particularly important to countries like Italy and Greece,
where coastal towns rely heavily on tourism.
Wide speed range wind turbines using frequency converter
technology potentially offer the performance in terms of efficiency and reliability needed to meet the challenge of offshore energy production.
Active Front End Converters (AFE) are already being used
in part of this sector to help solve problems in connection
with the grid.
INNOVATION
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This AFE Converter technology has evolved to a very high
level of reliability and is used in a wide variety of markets
from Metals to Marine.
The AFE converter proposed here is the solution for reliable, stable connection to the high voltage grids because it
will be equipped with special features in order to provide
reduced harmonics emission, short-circuit capability (passing a transient without loss of duty) and reactive power
control at the same time.
It must also be remarked that the AFE is a four quadrant
converter, allowing reverse power flow. This feature can
be useful when a wind turbine not capable of self starting
must be put into operation.
The high speed generator is still the best trade-off solution
because its compactness and reduced weight are of fundamental importance in achieving a lighter structure, easy to
install especially for off-shore applications.
The efficiency of this design is higher than traditional generator designs and it is at the same level of other new technologies like Permanent Magnet machines, this latter
having the great disadvantage of the bulky weight and dimensions.
Imbrigliare
il vento
Ansaldo Sistemi Industriali SpA, in cooperazione con
Blue H R&D Srl di Genova (parte di Blue H Group),
ha presentato un progetto per lo sviluppo di un parco
eolico offshore con turbine da 3.5MW di potenza.
Il design delle nuove tecnologie sarà sviluppato in accordo con il programma Industria 2015, approvato
dalla legge Finanziaria del 2007. Oltre a Blue H il
progetto include altri partners: EADS Astrium (Francia), Progeco (Livorno) e altri Istituti di Ricerca italiani. L’unità verrà impiegata nei parchi eolici
offshore che Blue H sta progettando per l’area del
Mediterraneo.
Ansaldo Sistemi Industriali è impegnata nello sviluppo del generatore elettrico, che verrà associato all’innovativa turbina eolica bipala a passo fisso e nella
realizzazione del sistema di conversione di potenza
per la generazione di energia destinata alla rete ad
alta tensione.
L’ampio campo di regolazione di velocità e lo specifico controllo di imbardata, richiesto da questo tipo
di turbina, aprono la strada ad un innovativo sistema
elettrico i cui punti chiave sono: alta efficienza, preciso controllo di coppia, facilità di installazione e di
manutenzione.
La soluzione oggetto di studio sarà idonea per il trasporto di energia su lunghe distanze, in accordo con
le specifiche necessità degli impianti offshore.
L’interesse in merito agli impianti eolici offshore sta
crescendo, soprattutto in Europa. Uno dei vantaggi
principali riguarda proprio la forza dei venti, che tendono ad essere più forti e costanti nelle zone lontane
dalla costa. Inoltre, grazie ai recenti progressi tecnologici, gli impianti possono essere collocati in acque
più profonde, lontano dalle coste.
In tal modo si possono eliminare i disagi relativi all'impatto visivo, spesso connessi alle installazioni eoliche. Tale aspetto è particolarmente importante per
tutti quei Paesi, come l'Italia e la Grecia, le cui località costiere si fondano sul turismo.
Le turbine eoliche ad ampio campo di regolazione di
giri si connettono alla rete grazie al convertitore di
frequenza e offrono prestazioni affidabili e ad alta efficienza, qualità indispensabili per affrontare la sfida
della produzione offshore di energia. I convertitori
di frequenza Active Front End (AFE) sono particolarmente apprezzati perché permettono di ottimizzare la connessione con la rete elettrica in ogni
condizione, sia normale che transitoria.
Il convertitore basato sulla tecnologia AFE, che ha
raggiunto livelli qualitativi elevati, viene tutt’ora impiegato in una vasta gamma di mercati, da quello siderurgico a quello navale.
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Giordano Torri
Il convertitore AFE proposto per l’installazione eolica è la
soluzione ideale per assicurare una connessione stabile alle
reti ad alta tensione. Esso sarà concepito in modo tale da
garantire: la riduzione delle armoniche nella rete, il superamento delle condizioni di corto circuito senza perdita di
servizio, il controllo della potenza reattiva indipendentemente dalla potenza attiva scambiata con la rete.
L'AFE è un convertitore che funziona su quattro quadranti, ciò consente una gestione del flusso di potenza in
entrambi i sensi. Tale funzione può rivelarsi indispensabile
quando le turbine eoliche non sono in grado di partire da
sé e devono essere azionate. In questo caso il generatore
elettrico può essere utilizzato in modalità motore.
Grazie alla sua compattezza e al peso ridotto il generatore
elettrico ad alta velocità rappresenta una soluzione ottimale. La struttura più leggera ne facilita l’installazione,
questione cruciale per le applicazioni offshore.
From a technical point of view, the main challenge will
be to identify the right balance between weight, performance and cost in order to provide the market with
an innovative product at a price that will help guarantee an economic return on investment. This is a
challenge that Ansaldo Sistemi Industriali is more than
ready to handle.
Blue H
Blue H has developed a new technology for offshore
wind power farms that allows for the installation of high
power (3.5 - 5 MW) wind turbines out at sea, away
from coastal zones. This greatly reduces the visual impact as well as mitigating other environmental concerns.
The technology is based on well know principals and
proven technologies from the field of offshore oil and
gas rigs, particularly from offshore platforms operating in very deep waters. This is particularly important
for countries like Italy with its 8000 km of coast where
the areas most suited to this type of application have
very deep waters.
This aspect has up to the present time limited the development of offshore wind farms in Italy, in contrast
with the strong development that this sector has experienced in the seas of Northern Europe.
The principal behind Blue H technology is known in
the offshore oil & gas industry as Tension-LegPlatform (TLP) or floating platform.
La progettazione, accurata anche dal punto di vista del rendimento, porta il generatore a collocarsi ad un livello qualitativo superiore rispetto a quelli tradizionali, ponendolo
al pari di altre tecnologie, come quelle basate sui magneti
permanenti, che hanno per contro il grande svantaggio di
essere molto pesanti e ingombranti.
Da un punto di vista tecnico la sfida principale si baserà
sull’individuare il giusto equilibrio tra peso, prestazioni e
costi, al fine di fornire al mercato un prodotto innovativo
ad un prezzo che possa garantire un ritorno economico a
fronte degli investimenti.
Questa è una sfida che Ansaldo Sistemi Industriali è pronta
a gestire.
Blue H
Blue H ha sviluppato nuove tecnologie per la generazione
di energia eolica offshore che consentono l’installazione di
turbine eoliche ad alta potenza (3,5 - 5 MW) in mare
aperto, lontano dalle zone costiere.
Blue H has adapted this technology to meet the economic requirements of the offshore wind farm industry, where it is absolutely fundamental to be able to
provide solutions able to resist the harsh marine environment and guarantee an overall return on the investment during plant operation. In 2008 Blue H
installed the world’s first floating wind farm platform
offshore from Otranto where water depth was 113 m.
The photo shows the unit, which is installed 11.5 nautical miles from the Tricase Harbour in the Otranto
Channel. This event received ample coverage in the International press. By demonstrating the feasibility of
the technology, Blue H opened the way to future de-
Le tecnologie si basano su principi noti e su esperienze consolidate nel campo degli impianti collocati in acque molto
profonde, come quelli offshore per petrolio e gas.
Grazie alle innovazioni sviluppate, la profondità delle acque
non costituisce più un problema come nel passato.
Questo aspetto risulta determinante per un paese come
l’Italia che, con i suoi 8000 km di costa, offre ampie possibilità di realizzare nuovi parchi eolici offshore (settore che
finora ha conosciuto un forte sviluppo soltanto nei mari del
Nord Europa). La tecnologia di Blue H è già conosciuta
presso gli impianti offshore di petrolio e gas come TensionLeg Platform (TLP), una piattaforma galleggiante. Blue H
ha sviluppato soluzioni ad hoc per soddisfare le necessità
economiche specifiche del parco eolico in mare aperto, in
cui è fondamentale l’installazione di sistemi che resistano
alle dure condizioni ambientali e che garantiscano, al contempo, un rapido ritorno sugli investimenti.
Nel 2008 Blue H ha realizzato il primo parco eolico su
piattaforma galleggiante offshore a Otranto, dove la profondità dell'acqua raggiunge i 113 metri. La foto qui accanto mostra l'unità installata a 11,5 miglia nautiche dalle
linee di Tricase, porto nel Canale di Otranto. Questo intervento ha ricevuto molta attenzione da parte della
stampa internazionale. Blue H ha aperto la strada al futuro
delle tecnologie per la generazione di energia eolica, dimostrandone le effettive possibilità di realizzazione.
Sky Saver Srl di Santeramo in Colle (BA), società di proprietà di Blue H, sta costruendo la prima unità commercializzabile a 2,5 MW di potenza. L'unità verrà installata
su un parco eolico offshore a 12 miglia marine dalla costa
del Salento, in un punto in cui la profondità raggiunge i
110-120 metri.
L’impianto eolico di Tricase, in questa prima fase, sarà
composto da 24 unità, per un totale di di circa 90 MW di
potenza installata.
Foto e diagrammi cortesemente concessi da Blue H Group.
ployment in those regions worldwide where wind is
the strongest, eliminating concerns about the visual
impact, particularly important to seaside communities
that base their economies on tourism.
Sky Saver srl, Santeramo in Colle (BA), 100 %
owned by Blue H, is currently building the first commercial unit (2.5 MW).
The unit will be installed on an Offshore Windfarm,
12 nautical miles from the Salento coast where water
depths range from 110-120 m. The Tricase wind
farm, in this first phase, will consist of 24 units for a
total installed power of approximately 90 MW.
Photos and diagram courtesy of Blue H Group.
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