La capacità di una turbina eolica di generare elettricità dipende fondamentalmente dalla “cattura” del vento da parte delle sue pale. Tuttavia, le condizioni del vento sono variabili-in forza e disponibilità-pertanto gli angoli delle pale devono essere regolati in tempo reale-per massimizzare l'efficienza della produzione di energia. Questa regolazione viene eseguita dal sistema di controllo del passo.
Da dove viene l’energia per il sistema di lancio? Fluido idraulico. Questo fluido deve essere trasportato dalla navicella stazionaria al mozzo rotante senza perdite o interruzioni del flusso, e il componente che gestisce questo trasferimento deve resistere a decine di migliaia di rotazioni senza usurarsi. Questo è il ruolo del sindacato rotante.
Installato tra la gondola e il mozzo, il raccordo rotante consente al fluido idraulico di entrare da un'estremità e uscire dall'altra, consentendo al tempo stesso una rotazione continua di 360 gradi senza interrompere il circuito del fluido. In sostanza, agisce come un "tubo dinamico" all'interno della turbina: un'estremità rimane fissa con la gondola mentre l'altra ruota con il mozzo, utilizzando guarnizioni per contenere in modo sicuro il fluido.
La logica alla base del sistema di beccheggio è semplice: il sistema di controllo principale calcola l'angolo ottimale della pala in base alla velocità e alla direzione del vento, quindi trasmette i comandi attraverso il giunto rotante ai cilindri idraulici sul mozzo, che spingono le pale all'angolazione richiesta. L'angolo corretto garantisce un'elevata efficienza di conversione dell'energia eolica, mentre un angolo errato porta a un calo della potenza erogata. Di conseguenza, un malfunzionamento del giunto rotante può variare da una ridotta efficienza alla perdita di controllo delle pale, fino a costringere potenzialmente all'arresto di emergenza dell'intera turbina.
L’energia eolica offshore impone requisiti ancora più rigorosiunioni rotanti. Gli ambienti offshore sono caratterizzati da elevata salinità, elevata umidità e forti elementi corrosivi, aggravati dalle vibrazioni costanti delle onde e dalle condizioni del vento-che le guarnizioni standard non possono resistere a lungo. I moderni raccordi rotanti idraulici per turbine eoliche spesso impiegano strutture e materiali di tenuta a più stadi- come anelli di tenuta in carburo di silicio e guarnizioni in gomma fluorurata; possono gestire pressioni di esercizio fino a 35 MPa, resistere a temperature che vanno da -20 gradi a 200 gradi e offrire una durata di progettazione fino a 20 anni. L'obiettivo è garantire che, una volta installata, l'unità richieda una manutenzione minima.
I dati di mercato indicano che le vendite globali di raccordi rotanti idraulici per turbine eoliche hanno raggiunto gli 877 milioni di dollari nel 2024 e il mercato continua a crescere. Questi prodotti sono disponibili in configurazioni a-canale singolo, doppio-canale e multi-canale; le unità su larga scala-utilizzano in genere versioni multi-canale, che consentono la trasmissione simultanea di fluido idraulico, olio lubrificante e segnali elettrici.
Un'altra tendenza degna di nota è l'abbandono dei tradizionali giunti rotanti-che si basano sul contatto fisico per la trasmissione del segnale e sono soggetti a usura e generazione di detriti che possono compromettere la stabilità del segnale-verso tecnologie di trasmissione senza-contatto. Ad esempio, i giunti rotanti in fibra-ottica eliminano l'attrito meccanico e la generazione di detriti, offrendo vantaggi distinti in ambienti come i siti offshore dove i costi di manutenzione sono eccezionalmente elevati.
Una turbina eolica è progettata per funzionare per 20 anni e il giunto rotante deve durare altrettanto a lungo. Anche se spesso trascurato, è indispensabile: senza di esso, le pale non possono regolare il loro passo, rendendo la turbina incapace di generare elettricità indipendentemente dalla forza del vento.