GE instala a primeira espiral do mundo

Os ventos mais fortes tendem a ser mais altos, mas, como mostra este estudo de 2022, as turbinas montadas em alturas que captam ventos mais fortes não significam necessariamente o menor custo de energia. De fato, uma vez que você considera os custos de fundações mais fortes e torres mais altas e robustas, qualquer coisa acima de 120 m (394 pés) tende a resultar em eletricidade mais cara – e em um mercado tão sensível ao preço quanto a energia, isso é uma má notícia.

Cerca de metade do custo nivelado de energia (LCoE) em uma instalação comercial média de energia eólica vem diretamente do custo das próprias turbinas eólicas, de acordo com o NREL. Desse total, quase metade do dinheiro está na nacele no topo, e o restante é dividido entre os rotores, que contribuem com cerca de 13,7% para o LCoE, e a própria torre, com cerca de 10,3%.

Mas à medida que as torres ficam maiores, sua participação no CAPEX inicial (despesas de capital) aumenta desproporcionalmente. Uma torre de 110 m (361 pés) pode representar 20% do CAPEX de um projeto, enquanto uma torre de 150 m (492 pés) representa 29% do custo. E isso sem falar nas questões logísticas adicionais envolvidas ao lidar com maquinário maciço como este.

A Keystone diz que tem uma solução para fabricação de torres que reduz tanto o preço das grandes torres que "torna a energia eólica a fonte de energia de menor custo disponível, não apenas nas planícies abertas, mas em todo o mundo".

A ideia é bastante simples; em vez de criar uma série de "latas" cilíndricas, transportando-as para o local da turbina e soldando-as para criar a estrutura final da torre, a Keystone propõe construir rapidamente pequenas instalações de fabricação no local e, em seguida, transportá-las em bobinas de aço a granel, ou mesmo chapas planas, que podem ser soldadas juntas para formar tiras mais longas. Essas bobinas ou tiras são alimentadas em máquinas de dobra angular que as dobram em forma de espiral, que são soldadas juntas ao longo da linha de junção continuamente à medida que o aço é girado. Grande parte do processo é automatizado, como você pode ver no vídeo abaixo.

O resultado, diz Keystone, são torres de comprimento total, ou seções mais curtas, se isso for logisticamente mais fácil, produzidas 10 vezes mais rápido do que uma fábrica padrão pode fazer, usando até 80% menos mão de obra. Pode haver economia também nas fundações usadas para torres soldadas em espiral. A fábrica pode estar pronta em cerca de um mês, e construir no local significa que você pode fazer o tipo de seções de grande diâmetro que simplesmente não caberiam sob as pontes se você as fizesse em uma fábrica e as enviasse.

Essa restrição de transporte, de acordo com a Reuters, atualmente mantém o diâmetro máximo em 4,3 m (14 pés) - limitando a altura da torre a cerca de 80 m (262 pés). A tecnologia da Keystone pode ser dimensionada para produzir torres com mais de 7 m (23 pés) de diâmetro, para torres de até 180 m (590 pés) de altura. Assim, os parques eólicos terrestres podem operar torres mais altas, com pás mais longas, acionando turbinas maiores e produzindo mais energia.

A soldagem em espiral é uma tecnologia bem estabelecida quando se trata de fazer tubulações, portanto, o processo de criação e inspeção de qualidade dessas seções de tubos longos já é comprovado. Keystone diz que também resulta em "melhor desempenho de fadiga e flambagem", permitindo que torres de uma determinada altura sejam feitas usando menos aço. E como a fábrica é essencialmente móvel, é fácil colocá-la temporariamente ao lado de uma doca e disparar dezenas de seções ou torres inteiras para instalações offshore.

Embora a unidade móvel da fábrica seja uma parte fundamental do jogo da Keystone, ela também montou sua própria fábrica no Texas e, a partir dessa fábrica, produziu a torre para sua primeira instalação ao vivo, trabalhando com a General Electric Renewable Energy.

Este primeiro produto é uma torre soldada em espiral de 89 m (292 pés) para a turbina 2.8-127 da GE. Certificada para uma vida útil de 40 anos, a torre foi projetada para ser uma substituição simples das torres padrão da GE. Presumivelmente, fornecerá um bom estudo de caso em escala comercial a partir do qual prosseguir.

Certamente, a Keystone é uma pequena operação no momento, sobrevivendo em grande parte com subsídios do governo dos Estados Unidos. Nesse tipo de fabricação, você precisa de economias de escala antes de começar a prometer grandes economias aos clientes. Mas a torre é claramente uma parte significativa do custo de uma turbina eólica acabada, bem como um fator restritivo na equação tamanho x potência, de modo que a técnica de soldagem em espiral da Keystone ainda pode se tornar uma forte alavanca para mover os custos de energia renovável.