Il retrofit e le fonti rinnovabili possono contribuire a creare una rete più intelligente e sostenibile
A fronte della crescente pressione per ridurre le emissioni di carbonio ed evitare cambiamenti climatici catastrofici, in molti settori si sta cercando di rivedere completamente le infrastrutture esistenti. La buona notizia per le strutture rinnovabili e per l'elettrificazione è che esistono innovazioni attuali nella tecnologia in grado di trasformare l'infrastruttura esistente per migliorare notevolmente le operazioni e ridurre gli sprechi. Questi passi possono sembrare piccoli all'inizio, ma i cambiamenti incrementali, composti nel tempo e in più strutture, possono rivelarsi trasformativi.
In una relazione dell'Agenzia internazionale dell'energia (IEA), raggiungere le emissioni nette entro il 2050, come previsto nell'accordo di Parigi del 2015, richiede non solo la massiccia implementazione di sistemi di energia pulita, ma una "grande spinta a livello mondiale per aumentare l'efficienza energetica". L'obiettivo è aumentare l'"intensità dell'energia" in modo che nel 2050 – quando si prevede che il pianeta avrà 2 miliardi di persone in più rispetto ad oggi – il consumo totale di energia sarà inferiore dell'8% rispetto al livello attuale.
"Le energie rinnovabili e l'elettrificazione sono il contributo maggiore alla riduzione delle emissioni, ma è necessaria un'ampia gamma di misure e tecnologie per ottenere emissioni net zero", afferma il rapporto IEA.
In altre parole, non c'è nessun grande rimedio. La cattura del carbonio e la tecnologia dell'idrogeno verde hanno registrato innovazioni promettenti, ma nel corso degli anni potrebbero non risultare sufficienti. In ogni caso, disponiamo già di molte tecnologie in grado di accelerare lo sviluppo di nuove fonti di energia, dall'idroelettrica all'eolica, fino alla biomassa.
Ridurre, Riutilizzare, Retrofit: trovare l'efficienza nelle strutture di alimentazione esistenti
La buona notizia è che le infrastrutture elettriche esistenti possono essere ammodernate per produrre enormi miglioramenti in termini di efficienza. La tecnologia sta aiutando i clienti a rispondere alla necessità di un'integrazione affidabile ed economica dell'energia rinnovabile nella rete.
La rapida aggiunta della generazione di energia eolica e solare in molti mercati ha affrontato alcune difficoltà nel collegamento con le reti elettriche preesistenti. La tecnologia di rete intelligente può essere impiegata per migliorare l'integrazione dell'energia rinnovabile nelle reti elettriche legacy, aiutando a gestire l'intermittenza associata a vento e luce solare, riducendo al contempo la dipendenza dai combustibili fossili.
Il progetto Salt River in Arizona si basa sulle soluzioni di rete intelligente di Emerson per aiutare a integrare l'energia distribuita in rapida crescita generata da pannelli solari, turbine eoliche e impianti di cogenerazione, e gestire il flusso di energia bidirezionale, per garantire un'energia elettrica affidabile e sempre più pulita per il suo milione di clienti.
Nel nord dell'Alaska rurale, la Golden Valley Electric Association (GVEA) gestisce Eva Creek, il più grande parco eolico dello Stato con alcune delle condizioni meteorologiche più difficili. Grazie alle soluzioni di rete sostenibili Emerson, l'azienda di servizi di pubblica utilità è stata in grado di fornire in modo affidabile energia rinnovabile a basso costo alle comunità in prima linea nel cambiamento climatico, grazie a previsioni e distribuzione più accurate.
"Emerson è un collaboratore chiave nel nostro obiettivo di aumentare l'accesso a energia pulita per i nostri clienti nell'Alaska settentrionale", afferma Frank Perkins, vicepresidente dell'alimentazione di servizi di pubblica utilità di GVEA. "Il nostro investimento in una piattaforma di automazione comune ci aiuta a incorporare più energia rinnovabile in modo efficiente e a ridurre al minimo la nostra impronta di carbonio".
Grazie ai suoi aggiornamenti tecnologici, "GVEA è ben posizionata per ottimizzare le operazioni su tutto il suo impianto di alimentazione, dalla generazione al misuratore", afferma Bob Yeager, presidente del business soluzioni per l'energia e l'acqua di Emerson.
Retrofit di turbine eoliche
Oltre alle soluzioni di rete intelligente, proprietari e operatori di parchi eolici possono trasformare digitalmente le operazioni eoliche rinnovabili e aumentare la produzione annuale di energia modernizzando il software di ottimizzazione e controllo delle turbine eoliche.
Attualmente, le turbine eoliche hanno una durata stimata di 20 anni, più o meno alcuni anni a seconda delle forze eoliche che subiscono. Le turbine in aree più remote e in condizioni più difficili hanno costi di funzionamento e manutenzione maggiori, che possono raggiungere fino al 35% dei costi annuali con l'invecchiamento delle turbine. E per la maggior parte degli operatori eolici di oggi, è difficile prevedere imminenti esigenze di manutenzione, perché non dispongono di sistemi di automazione più recenti che forniscano dati dettagliati per contribuire a personalizzare i piani di manutenzione specifici della turbina.
Il retrofit di turbine eoliche più vecchie con nuove tecnologie è un'opzione rapida, sicura e conveniente per prolungare la durata operativa, migliorare le prestazioni e ridurre i costi di funzionamento e manutenzione. Le strategie di retrofit possono essere adattate per rispondere a queste sfide con progetti variabili in base a fattori quali l'ambiente circostante, la velocità del vento, la topografia della terraferma o la geografia del mare. Aggiornando la tecnologia e il software delle turbine eoliche o dei parchi eolici, i proprietari e gli operatori dispongono di maggiori informazioni sullo stato delle apparecchiature e sulle opportunità di ottimizzazione, consentendo loro di monitorare, risparmiare e produrre di più. Inoltre, prolungando la durata delle turbine esistenti, proprietari e operatori possono ottenere una maggiore produzione di energia e maggiori entrate per una frazione del costo dell'investimento in nuove turbine.
Il progetto di trasformazione digitale di Emerson per GVEA ha aumentato l'affidabilità delle turbine eoliche di Eva Creek e ha contribuito a una riduzione del 65% dei costi di esercizio e manutenzione.
Retrofit di impianti idroelettrici
In molte parti del mondo, le dighe idroelettriche rappresentano il cuore della comunità, non solo per la produzione di elettricità, ma anche per la fornitura di acqua potabile, irrigazione e attività ricreative. Secondo l'IEA, la produzione di energia idraulica rimane la principale fonte rinnovabile di energia elettrica.
Alcuni di questi progetti idraulici hanno più di 100 anni, ma possono essere a posteriori dotati di sistemi di monitoraggio e miglioramento del controllo delle turbine, del controllo degli stagni, della gestione energetica e della protezione delle apparecchiature. Il risultato: meno arresti, avviamenti più rapidi e funzionamento più efficiente dell'impianto.
Un grande progetto di ammodernamento è in corso presso il complesso idroelettrico di Salto Grande, una centrale elettrica da 1.890 megawatt sul canale centrale del fiume Uruguay che divide Uruguay e Argentina. Nella prima fase del progetto della durata di 30 anni del valore di 960 milioni di dollari, Emerson ha in corso l'installazione della tecnologia per migliorare il controllo e il monitoraggio delle 14 turbine idroelettriche della diga.
Da carbone a biomassa
In tutto il mondo, le centrali a carbone vengono convertite in strutture alimentate a biomassa per erogare energia più pulita. La piattaforma tecnologica integrata unica di Emerson che controlla e monitora tutte le applicazioni, comprese turbine, caldaie, movimentazione del combustibile e processi di bilanciamento dell'impianto, insieme alle metodologie di Project Certainty, aiuta questi nuovi progetti a essere online entro i tempi previsti e con i costi previsti.
Le centrali elettriche a biomassa sono difficili da gestire perché il contenuto di umidità dei combustibili a biomassa può variare, con un impatto negativo sulle prestazioni dell'impianto. La tecnologia Ovation di Emerson monitora continuamente il contenuto di umidità del combustibile, regolando l'aria di combustione secondo necessità per ottimizzare l'efficienza dell'impianto e ridurre i costi di manutenzione.
Emerson ha aiutato EPH Lynemouth Power a convertire la sua centrale elettrica a carbone, vecchia di 44 anni, in un nuovo impianto alimentato da rifiuti di legno. Al termine, la struttura ha fornito alla rete nazionale fino a 390 megawatt di elettricità a basse emissioni di carbonio.
Emerson è stata scelta dal fornitore di energia francese Albioma per la transizione del suo impianto Bios Rouge a carbone verso il 100% di energia rinnovabile. La revisione della struttura da 108 megawatt ridurrà le emissioni di gas a effetto serra di circa 640.000 tonnellate di CO₂ equivalente all'anno, un calo delle emissioni dirette dell'84% rispetto agli attuali livelli operativi.
Cosa ci salverà dal cambiamento climatico? Qualcuno là fuori potrebbe sperare che un superpotere o un superuomo intervenisse e ci liberasse da noi stessi. Ma la realtà è che dovremo salvarci, e il modo migliore per farlo sarà di iniziare immediatamente migliorando quasi tutto ciò che facciamo, in piccoli modi, per fare la differenza che è necessaria ogni giorno.