Interview mit

Dr Arndt Schweigert

Jefe de Gestión de la Industria de Generación de Energía, Industria del Grupo Schaeffler, Herzogenaurach,

"Las tecnologías para generar energía en el mar están hoy al mismo nivel que la energía eólica hace 25 años".

Un área relativamente pequeña, pero muy fina y, sobre todo, interesante del Grupo Schaeffler es la gestión de la industria de generación de energía. Si bien la energía eólica está en su infancia, siente que ha retrocedido décadas, especialmente en algunas áreas de la energía hidroeléctrica. Además de la tecnología establecida, existen muchas tecnologías, proyectos y prototipos prometedores, algunos de los cuales cristalizarán como a prueba de futuro. Developmentscout habló con el Dr. Arndt Schweigert sobre los retos que plantean las energías renovables al Grupo Schaeffler.

La primera pregunta:

explorador de desarrollo: Existen muchas tecnologías para generar energía a partir de energía hidroeléctrica. ¿Cuáles son los más importantes?

Dr silencio: En principio, la energía hidroeléctrica ofrece la ventaja de un suministro de energía muy flexible y, con una participación de alrededor del quince por ciento de la generación eléctrica mundial, es muy importante. Como las denominadas grandes centrales hidroeléctricas, las represas representan un campo importante para el suministro central de energía. Si bien ya se han desarrollado casi dos tercios del potencial de represas en Europa, aún pueden expandirse significativamente en los países asiáticos. Esto también es necesario porque todavía hay una enorme demanda de energía que satisfacer allí.

La llamada pequeña energía hidroeléctrica está por definición en Europa en el rango de hasta 10 MW, en Asia es de 20 a 30 MW. Los principios son en parte similares a los de las grandes centrales hidroeléctricas, solo que con dimensiones más pequeñas. Además, en países con un bajo suministro central de energía, como India o China, existe la posibilidad de abastecer a ciudades, comunidades y áreas industriales con suministros energéticos locales. Esto sucede, por ejemplo, con las ruedas hidráulicas convencionales, conocidas por la histórica potencia hidráulica, que se encuentran en el rango de los kW. O se reviven tecnologías antiguas como el principio de los tornillos de Arquímedes, que originalmente fueron diseñados para bombear agua. Si invierte su principio, el agua impulsa el tornillo con un gradiente, que está acoplado a un generador. Estos llamados tornillos hidroeléctricos ya se pueden construir con potencias de hasta unos 100 kW y también son cada vez más interesantes para el suministro de energía descentralizado en Europa.

Acoplamientos, frenos y monitorización para el aerogenerador

Las plantas de energía de corrientes y olas proporcionan energía del mar. El primer principio utiliza las corrientes oceánicas naturales para generar energía, especialmente en regiones donde hay mareas. Allí también se puede encontrar el mayor potencial en términos de densidad energética. El segundo principio se puede encontrar en áreas similares, donde el viento también asegura suficiente movimiento de las olas. Las ondas se utilizan de tal manera que su energía cinética se convierte en energía eléctrica a través de mecanismos adecuados.

explorador de desarrollo: Con sus soluciones de rodamientos, Schaeffler jugó un papel importante en el proyecto “Pelamis”, que ahora ha logrado un avance decisivo. ¿Cuáles fueron los mayores desafíos en la implementación de este convertidor de energía undimotriz?

Dr silencio: El problema aquí es muy complejo. Inicialmente resultó ventajoso que Pelamis no se instalara permanentemente bajo el agua, sino en la superficie del agua. Por supuesto, las olas y las salpicaduras de agua sumergen partes de la máquina en el agua, pero estas están protegidas por sellos adecuados. Por otro lado, las olas aseguran un movimiento permanente. Según los ciclos de las olas, los cojinetes están sometidos constantemente a movimientos de giro, unas siete u ocho veces por minuto. Esto da lugar a movimientos pivotantes del orden de tres a cuatro millones por año. Este es un alto nivel de estrés en los puntos de apoyo que no se puede comparar con otras aplicaciones y, por lo tanto, es un gran desafío para nosotros. También hemos combinado ángulos de movimiento más grandes con un gran número de oscilaciones por unidad de tiempo. Uno de los principales objetivos de los fabricantes de la planta era diseñar todos los puntos de apoyo para que no necesitaran mantenimiento, es decir, utilizar cojinetes sin lubricante que no necesitan mantenimiento y no causan contaminación ambiental. Sin embargo, la vida útil de todos los rodamientos que no requieren mantenimiento es limitada. Por tanto, los posibles intervalos de sustitución deben definirse de forma planificable. En Pelamis, por ejemplo, los cojinetes principales están diseñados para durar al menos cinco años.

explorador de desarrollo: ¿Qué papel juegan en su almacén las diferentes ubicaciones, definidas por olas, salinidad, etc.?

Dr silencio: En los últimos quince años se han realizado numerosos estudios, gracias a los cuales han surgido ubicaciones clave. En Europa, por ejemplo, son las costas alrededor de Gran Bretaña, Irlanda, Portugal, pero en parte también Escandinavia. Hay dos conceptos básicos para el diseño específico: Por un lado, se utilizan sistemas encapsulados o sellados que protegen los componentes de la entrada de agua salada. El objetivo de los fabricantes, sin embargo, es utilizar rodamientos que puedan funcionar en el agua. Estos cojinetes no necesitarían mantenimiento en gran medida, evitarían el riesgo de fallas en caso de que entre agua en el cojinete y el riesgo de contaminación ambiental por fugas de lubricantes. Por tanto, es importante desarrollar cojinetes lubricados por agua para la corriente y la fuerza de las olas. Estamos trabajando intensamente en estos desarrollos. Sin embargo, todavía queda un largo camino por recorrer para controlar tanto la corrosión como el desgaste, especialmente en lo que respecta a la vida útil requerida de varios años. Los diferentes contenidos de sal no juegan un papel decisivo, porque relativamente poca sal es suficiente para provocar corrosión y, por tanto, desgaste. En relación a las ubicaciones donde se utilizan los sistemas, los sistemas están coordinados con respecto a las velocidades de flujo en las centrales de flujo y la altura, número por unidad de tiempo y distancia entre las olas en las centrales de energía de las olas.

explorador de desarrollo: ¿Qué tecnologías crees que serán decisivas en el agua en el futuro?

Dr silencio: Eso no es realmente previsible todavía. Las tecnologías para generar energía en el mar están hoy al mismo nivel que la energía eólica hace 25 años. Actualmente existen alrededor de 80 técnicas diferentes en el campo de la fuerza de las olas y 40 en el campo de la fuerza de flujo, algunas de las cuales se basan en principios básicos similares pero también diferentes. Hay muchos proyectos pero también prototipos tanto a menor escala como modelos funcionales uno a uno. En el futuro, sin embargo, no solo prevalecerá un principio, sino que habrá varios según la ubicación. Varios estudios muestran que la energía de las olas ofrece un mayor potencial que la energía de flujo. De momento todo está todavía en fase de desarrollo.

explorador de desarrollo: ¿Qué aplicaciones implementa Schaeffler en energía solar?

Dr silencio: En el sector solar, todos los sistemas que requieren movimiento, es decir, seguimiento solar, son de interés. Esto ocurre especialmente con la energía fotovoltaica concentrada, pero sobre todo con la tecnología de centrales eléctricas más grandes, la llamada energía solar térmica. La mayoría de estos se pueden encontrar en áreas soleadas como España, por ejemplo, la planta de energía solar Andasol, o Italia, Grecia, California. Hay sistemas de seguimiento de uno o dos ejes. Al girar alrededor del eje azimutal, todo el sistema sigue al sol de este a oeste, es decir, gira alrededor del eje vertical desde el amanecer hasta el atardecer. Luego están las combinaciones que también tienen en cuenta la altura del sol. Y hay sistemas uniaxiales que solo necesitan el eje de elevación. En este caso, el sistema gira alrededor del eje horizontal de este a oeste.

explorador de desarrollo: ¿Qué tendencias ve en la tecnología solar?

Dr silencio: Mientras que los sistemas fotovoltaicos clásicos cobran cada vez más importancia para el uso privado, las plantas de energía solar térmica se utilizarán para grandes cantidades de energía debido a su mayor eficiencia. Actualmente se está construyendo en Estados Unidos en el desierto de Mojave una planta de energía solar térmica basada en tecnología cilindroparabólica, que generará 1000 MW en la etapa de expansión final. O tome el proyecto Desertec, que también proporciona energía en el desierto, especialmente para Europa y entregará toda la región mediterránea. La Iniciativa Industrial Desertec, DII, quiere cubrir el quince por ciento de la demanda energética europea y una parte sustancial de la generación de electricidad en el norte de África y Oriente Medio para el año 2050 a partir de este proyecto. Es un objetivo importante para nosotros ser parte de esto.

explorador de desarrollo: Hay suficiente sol, pero ¿cómo podrá la energía regenerada del desierto llegar a los centroeuropeos en el futuro?

Dr silencio: La transferencia de energía de bajas pérdidas es un tema central en el que se está trabajando intensamente. Como tarea futura, esto es comparable al cambio de tecnología de energía convencional a alternativa. El Grupo Schaeffler participa indirectamente en este "transporte", ya que la expansión de estas redes de energía requiere aparamenta de alta o media tensión y sus sistemas de accionamiento, en los que se utilizan nuestros rodamientos.

explorador de desarrollo: ¿Qué tipos de rodamientos se utilizan en todas estas aplicaciones?

Dr silencio: Los cojinetes lisos juegan un papel importante, a veces más grande que eso. rodando. Cuando se usa en el agua, existen dos campos básicos de aplicación y los desafíos correspondientes. En el área de las fuerzas de flujo, tenemos principalmente movimiento de rotación, para el cual los rodamientos de rodillos son realmente adecuados. Pero los cojinetes deslizantes hidrodinámicos también son concebibles aquí, con el deseo de utilizar el agua como medio. La fuerza de las olas, por otro lado, suele generar un movimiento giratorio y exige mucho a los rodamientos a este respecto: debido a las bajas velocidades y la inversión constante del movimiento, estos rodamientos generalmente funcionan en condiciones de fricción mixta. Ya tenemos muy buenos materiales de cojinetes lisos que no necesitan mantenimiento, como el Elgoglide, siempre que los cojinetes estén sellados adecuadamente. Por supuesto, los desarrolladores del sistema desearían soluciones lubricadas con agua. Sin embargo, no existen principios para la "lubricación por agua" que hayan sido probados durante mucho tiempo en estas condiciones de aplicación. Esto se aplica principalmente a los rodamientos de rodillos, pero también a los cojinetes lisos. Como ya se mencionó, aquí es donde se encuentran los nuevos desafíos para el tema de “energía del mar”. En el sector solar tenemos muchas aplicaciones de cojinetes lisos porque aquí se generan movimientos lentos, a veces cargas elevadas y movimientos giratorios. Sin mantenimiento es un requisito esencial: además de Elgoglide, también están disponibles productos como Elgotex o compuestos de metal-polímero.

explorador de desarrollo: Viento, agua, sol, tormenta: ¿cómo se pueden calcular en general componentes cuyas influencias ambientales son realmente impredecibles, que deberían estar libres de mantenimiento e idealmente también deberían durar toda la vida?

Dr silencio: Realmente no se puede calcular eso exactamente. La vida útil se puede calcular en determinadas condiciones, como juntas suficientes o superficies protegidas contra la corrosión. Para ello, necesitamos una hoja de especificaciones que defina el tipo de condiciones ambientales y los colectivos de carga y movimiento resultantes. En el caso de la energía de las olas, estos son, por ejemplo, la altura, el número por unidad de tiempo y la distancia entre las olas, que provocan las cargas y movimientos correspondientes. En los sistemas de seguimiento solar, además del número requerido de movimientos giratorios, las fuerzas del propio peso del sistema y las cargas de viento juegan un papel importante. Las condiciones ambientales como polvo, arena, humedad, agua, etc. también pueden ser relevantes para la vida útil. En última instancia, el cálculo teórico todavía está sujeto a influencias ambientales.

Entrevista por Editor en Jefe Angela Scheufler.

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