Un dispositivo Twistact a due canali per un’applicazione di turbine eoliche a trasmissione diretta multimegawatt, progettato presso i Sandia National Laboratories. Credito: Laboratori Nazionali Sandia

Motivati ​​dalla necessità di eliminare i costosi magneti delle terre rare nelle turbine eoliche a trasmissione diretta su scala industriale, i ricercatori dei Sandia National Laboratories hanno sviluppato un tipo fondamentalmente nuovo di contatto elettrico rotativo. Sandia è ora pronta a collaborare con l’industria delle energie rinnovabili per sviluppare la prossima generazione di turbine eoliche a trasmissione diretta.

La tecnologia Twistact di Sandia adotta un nuovo approccio alla trasmissione di corrente elettrica tra un telaio fisso e rotante, o tra due gruppi rotanti con velocità o senso di rotazione differenti, ideale per l’applicazione nelle turbine eoliche.

“Twistact è nato ponendoci alcune domande davvero impegnative”, ha affermato Jeff Koplow, ricercatore e ingegnere di Sandia. “Sapevamo che avrebbe potuto cambiare il gioco se potessimo trovare un modo per aggirare la durata limitata dei contatti elettrici rotanti convenzionali”.

“Ho iniziato a pensare che forse non tutte le architetture di contatti elettrici rotanti immaginabili sono state ancora pensate”, ha detto Koplow. “Abbiamo passato molto tempo a valutare se ci fosse un altro modo plausibile”.

L’innovazione risultante, Twistact, utilizza un dispositivo a contatto rotante puro per trasmettere corrente elettrica lungo un percorso a bassissima resistenza. La tecnologia si rivela utile per ridurre i costi, migliorare la sostenibilità e ridurre la manutenzione.

Eliminare la dipendenza dai metalli delle terre rare

La maggior parte delle attuali turbine eoliche su scala industriale dipendono da magneti in terre rare, ha affermato Koplow. Questi materiali hanno un costo iniziale elevato e sono vulnerabili alle incertezze della catena di approvvigionamento.

Nel 2011, ad esempio, si è verificata una crisi della catena di approvvigionamento dei materiali delle terre rare che ha fatto salire alle stelle il prezzo del neodimio e del disprosio, i due elementi delle terre rare ampiamente utilizzati per tali magneti. Ciò aveva il potenziale per bloccare la crescita del settore eolico. Il team di Sandia iniziò a sviluppare Twistact all’epoca come copertura per proteggere l’industria eolica in crescita da future interruzioni.

“Se si valuta il fatto che i metalli delle terre rare sono sempre stati scarsi, che la loro estrazione è nota per il suo impatto ambientale negativo e che anche applicazioni concorrenti come i veicoli elettrici stanno ponendo domanda di metalli delle terre rare, il valore la proposta di Twistact diventa chiara”, ha detto Koplow.

Illustrazione grafica del principio base del funzionamento Twistact. Sandia National Laboratories è ora pronto a collaborare con l’industria delle energie rinnovabili per trasferire la tecnologia per sviluppare la prossima generazione di turbine eoliche a trasmissione diretta. Credito: Laboratori Nazionali Sandia

Nessun costo di manutenzione o sostituzione

Inoltre, la tecnologia Twistact di Sandia affronta due processi di degrado fisico comuni alle spazzole o agli anelli collettori ad alta manutenzione: contatto scorrevole e archi elettrici. Questi fattori limitanti riducono le prestazioni dei tradizionali contatti elettrici rotanti e portano a brevi durate operative e ad elevati costi di manutenzione o sostituzione.

Twistact, d’altra parte, ha dimostrato attraverso test di laboratorio di essere in grado di funzionare per l’intero periodo di servizio di 30 anni di una turbina multimegawatt senza manutenzione o sostituzione.

Altre potenziali applicazioni per la tecnologia includono motori e generatori sincroni, ferrovie elettrificate e torri radar. Twistact può essere utilizzato anche per sostituire spazzole o collettori rotanti in applicazioni esistenti.