In un’epoca in cui la transizione verso fonti di energia rinnovabile sta accelerando a un ritmo senza precedenti, l’energia eolica offshore emerge come una delle colonne portanti di questa trasformazione. Questi impianti, che generano energia verde in mari e oceani, sono destinati a svolgere un ruolo cruciale nel soddisfare la crescente domanda di elettricità sostenibile. Tuttavia, il cuore pulsante di questa tecnologia – i cavi sottomarini che trasportano l’energia dalle turbine eoliche al sistema elettrico terrestre – richiede una precisione e una affidabilità senza precedenti nella loro localizzazione e monitoraggio. Fortunatamente, una nuova innovazione nel campo della misurazione sismo-acustica promette di risolvere i problemi esistenti e di ridefinire gli standard del settore.
L’importanza dei cavi sottomarini nell’energia eolica offshore
L’energia eolica offshore è un pilastro fondamentale della transizione energetica, con obiettivi ambiziosi fissati per l’espansione di questa tecnologia. In Germania, ad esempio, si prevede che almeno 30 gigawatt (GW) di capacità eolica offshore saranno installati nelle acque tedesche entro il 2030. Per garantire il funzionamento efficiente di questi parchi eolici, è essenziale che i cavi sottomarini che collegano le turbine eoliche alla rete terrestre siano monitorati con la massima precisione. Questi cavi non solo trasportano l’elettricità generata, ma devono essere protetti e mantenuti per evitare danni e interruzioni del servizio.
Attualmente, i metodi predominanti per la localizzazione dei cavi sottomarini sono basati su tecniche acustiche e magnetiche. Sebbene questi approcci abbiano fornito risultati utili in passato, presentano numerosi limiti. La localizzazione dei cavi attraverso metodi acustici e magnetici è costosa e richiede molto tempo, rendendo il processo di ispezione complesso e dispendioso. Inoltre, questi metodi spesso non sono sufficientemente affidabili su vaste aree o in condizioni di cambiamento del fondale marino, dove le correnti e i movimenti dei sedimenti possono alterare la posizione dei cavi.
In particolare, le ispezioni dei cavi sottomarini possono comportare la necessità di spegnere temporaneamente i cavi durante il processo di rilevamento. Questo non solo interrompe la fornitura di energia, ma può anche aumentare significativamente i costi operativi e influenzare la pianificazione della rete.
Il progetto SASACD
Per affrontare queste sfide, un gruppo di ricerca dell’Istituto Fraunhofer per i Sistemi di Energia Eolica IWES, in collaborazione con l’Università di Brema e TenneT Offshore GmbH, ha sviluppato un sistema di misurazione all’avanguardia nell’ambito del progetto SASACD – Seismo-Acoustic Synthetic Aperture Cable Detection. Questo innovativo sistema sismo-acustico rappresenta un significativo avanzamento nella localizzazione dei cavi sottomarini, superando le limitazioni dei metodi tradizionali.
Il sistema SASACD utilizza tecniche di imaging sismo-acustico per localizzare i cavi sottomarini con una precisione senza precedenti. La chiave di questo approccio è la capacità di penetrare i sedimenti marini fino a dieci metri di profondità e di mappare con precisione la posizione dei cavi, che possono avere un diametro di 25 centimetri o più. Questo consente non solo di pianificare meglio le operazioni di manutenzione, ma anche di gestire i parchi eolici offshore in modo più economico e affidabile.
Il sistema di misurazione si basa su un sofisticato veicolo trainato telecomandato (ROTV) equipaggiato con sensori sismici avanzati, noti come idrofoni, e sistemi di posizionamento di alta precisione. Questo veicolo viene trainato da una nave di superficie e può essere posizionato a circa dieci metri sopra il fondale marino. Durante l’acquisizione dei dati, gli idrofoni catturano le onde sonore emesse da una sorgente di segnale sulla superficie del mare e riflesse o disperse dai sedimenti sottostanti. Questo processo consente di mappare dettagliatamente gli strati di sedimenti e di localizzare i cavi con una precisione di pochi decimetri.
Il software sviluppato per l’analisi dei dati visualizza in tempo reale immagini ad alta risoluzione delle posizioni dei cavi, facilitando così la pianificazione e l’esecuzione di interventi di manutenzione o riparazione senza la necessità di interrompere la fornitura di energia. Questo non solo riduce i costi operativi, ma consente anche una gestione più efficiente della rete elettrica.
Il futuro della localizzazione dei cavi sottomarini
La fase successiva del progetto SASACD prevede la sperimentazione di un prototipo del sistema, che potrebbe essere utilizzato anche da navi di ricognizione più piccole. Questo sviluppo rappresenta un passo avanti significativo nella tecnologia di monitoraggio dei cavi sottomarini e potrebbe avere implicazioni profonde per l’intero settore dell’energia eolica offshore.
Il dottor Jude Castelino, geofisico e project manager presso il Fraunhofer IWES, commenta: “La ricerca di cavi sott’acqua è estremamente difficile. Senza gli strumenti giusti, è come cercare un ago in un pagliaio. Il nostro sistema di misurazione sismo-acustica ci consente di individuare con precisione il punto approssimativo del sottosuolo in cui si trova il cavo, rendendo il processo molto più efficiente.”
