In che modo Timken ha sfruttato la tempesta perfetta e ha reso più fattibile l’energia eolica

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In che modo Timken ha sfruttato la tempesta perfetta e ha reso più fattibile l’energia eolica

La tecnologia dell’energia eolica è migliorata drasticamente nel corso dello scorso decennio, man mano che le turbine eoliche sono diventate grandi imprese di ingegneria che svettano sul paesaggio o che galleggiano nel mare. Una singola turbina oggi può alimentare migliaia di case e sono necessari solo dai tre ai sei mesi per recuperare i costi di produzione, funzionamento e riciclaggio per il suo ciclo di vita della durata di 20-25 anni, secondo il Global Wind Energy Council (GWEC).

Nel suo aggiornamento del mercato del 2017, il GWEC ha dichiarato che “L’energia eolica è in fase di rapida transizione per diventare una tecnologia completamente commercializzata e non sovvenzionata, che concorre con successo sul mercato contro i detentori di energia nucleare e fossile fortemente sovvenzionati”. La Cina ha guidato l’investimento in energia eolica mondiale da 107 miliardi di dollari statunitensi, con gli Stati Uniti, la Germania, il Regno Unito e l’India in rapida successione. Secondo la American Wind Energy Association (AWEA), l’energia eolica è sulla buona strada per fornire il 10% dell’elettricità statunitense entro il 2020, e oggi fornisce già energia a 26 milioni di abitazioni in 41 stati.

Timken ha ricoperto un ruolo significativo nell’ambito di tale progresso, lavorando con i  clienti e i partner dell’energia eolica per offrire la portata e le prestazioni necessarie a trasformare l’energia eolica in una fonte di energia sostenibile. Negli ultimi 10 anni, il settore dell’energia eolica di Timken è aumentato da 20 a 150 milioni di dollari statunitensi, man mano che l’industria ha riconosciuto la leadership e l’innovazione tecnica dell’azienda.

Il tempismo è stato fondamentale per l’ingresso nel settore eolico di Timken

Dal momento che risulta così costoso eseguire la manutenzione su una turbina eolica che si eleva a 150 metri sul livello del suolo o che galleggia a oltre 20 km dalla costa, i clienti attribuiscono un valore elevato alle soluzioni affidabili di trasmissione delle turbine che non richiedono manutenzione. Tuttavia, non è sempre stato così.

Ajay Das, vicepresidente dello sviluppo aziendale e della strategia di Timken, nel 2007 è stato incaricato di sviluppare il settore dell’energia eolica dell’azienda. Con l’aumento della dimensione della turbina, aumentò anche la complessità del design, poiché quelli esistenti non erano più adatti al compito. Le turbine costruite negli ultimi 20 anni necessitavano di importanti revisioni della scatola di trasmissione entro sette-dieci anni, con costi fino a 300.000 dollari o 1,2 milioni di dollari nel corso della vita della turbina.

Ajay Das, vicepresidente dello sviluppo aziendale e della strategia di Timken è stato il responsabile dell’ingresso dell’azienda nel settore dell’energia eolica nel 2007.

“Qui è entrata in gioco la Timken”, afferma Das. Quando le turbine erano più piccole, i carichi sui cuscinetti non erano così elevati e i progettisti di turbine potevano cavarsela con soluzioni di cuscinetti non ottimali. Timken ha servito il mercato in maniera molto selettiva finché le turbine non hanno raggiunto la capacità multi-megawatt. Poi è diventato chiaro che investire in cuscinetti più avanzati dal punto di vista tecnico potesse migliorare sostanzialmente il valore del ciclo di vita di una turbina.

“Investire nel settore eolico è stata una decisione che ha riguardato diversi milioni di dollari”, ha affermato Das, e il futuro del settore non era affatto certo in quel momento. Tuttavia, sostiene, “abbiamo deciso che si trattava di un’opportunità da non perdere”.

Nel 2010, l’azienda ha aperto un nuovo stabilimento in Cina per fornire cuscinetti con foro ultra largo per una società del settore dell’energia eolica cinese. Das ha inoltre supervisionato la riorganizzazione ed espansione degli stabilimenti negli Stati Uniti, a Wuxi, Cina, a Chennai, India, e a Ploiesti, Romania.

Immaginate tre Boeing 747 che ruotano intorno a un mozzo

Timken sviluppa soluzioni per le più grandi turbine eoliche del mondo.

Sviluppo del settore eolico grazie alla riduzione dei costi

Nel corso dei suoi 120 anni di storia, i leader Timken sono stati fieri della loro capacità di risolvere difficili problemi dal punto di vista tecnico che non tutti sono stati in grado di affrontare. L’energia eolica non ha fatto eccezione.

“L’anello più debole della catena all’inizio erano i cuscinetti”, afferma Das. Per trattare l’eccessiva usura sottovento, i tecnici Timken hanno sviluppato un design di cuscinetto conico che ha consentito a entrambe le file di rulli del cuscinetto di condividere in maniera equa il carico assiale e radiale. I rivestimenti resistenti all’usura di Timken  hanno offerto un’ulteriore garanzia contro i problemi di micro pitting e lubrificazione.

Con i tecnici Timken che si occupavano del caso, le prospettive dell’energia eolica sono migliorate rapidamente. L’AWEA ha riferito nel 2017 che i costi operativi dei parchi eolici sono scesi di due terzi negli ultimi sette anni. In aree dove la qualità del vento è molto buona, le turbine sub-megawatt ora sono sostituite da turbine da tre-cinque megawatt più grandi. “All’improvviso, lo stesso vento nello stesso luogo produce molta più energia”, afferma Das.

La combinazione di sfide tecniche e il costante focus globale sull’energia rinnovabile si adatta al modello aziendale di Timken. Mentre la base installata di prodotti di energia eolica di Timken continua a crescere, afferma Das, stanno iniziando a manifestarsi opportunità aftermarket. “Entro il 2020, la domanda aftermarket è destinata a raddoppiare rispetto al 2017”, sostiene. “Facciamo molto bene tramite i nostri partner di distribuzione, vendendo parti nel settore aftermarket per le nostre installazioni iniziali e anche per gli upgrade delle installazioni dei concorrenti”.

Timken continua a investire nel settore eolico, sviluppando innovativi design di cuscinetti per turbine che hanno dimostrato di allungare la vita del cuscinetto e ridurre in maniera significativa l’usura. Oggi, il cuscinetto a rulli conici doppio interno (TDI) di Timken dell’albero principale affronta la sfida del vento in un modo diverso da qualunque altro cuscinetto. Risultato di un decennio di progettazione e collaborazione con i clienti, il TDI è stato progettato per essere il cuscinetto ottimale per le turbine eoliche con installazione a tre punti, aumentando il ciclo di vita e migliorando le prestazioni delle turbine più grandi del mondo.

Timken sostiene inoltre investimenti inorganici, con i sistemi di lubrificazione Groeneveld progettati per le turbine, oltre agli accoppiamenti Lovejoy e ai limitatori di coppia AeroTorque. Tutti questi prodotti lavorano per trasferire in maniera efficace e affidabile l’energia grezza sfruttata dalle pale della turbina eolica al generatore dietro l’albero principale, in alcune delle condizioni più difficili sul pianeta.

Un modello per l’accesso a nuovi mercati, dimostrato per oltre un secolo

Man mano che le turbine eoliche diventano più grandi e vanno offshore, le sfide tecniche si moltiplicano e ciò rappresenta un vantaggio per Timken, spiega Das. “Timken in genere rientra in applicazioni nelle quali la probabilità e il costo di insuccesso sono molto elevati. I clienti si rivolgono a noi in queste situazioni ad alto rischio perché sanno che possono ottenere una soluzione affidabile”.

Con questa strategia, Das continua a guidare Timken in mercati nuovi ed emergenti che assicurano le sfide nelle quali i tecnici Timken amano buttarsi a capofitto. La robotica è un esempio. “Oggi ci sono molte aziende che cercano di sviluppare cobot”, afferma (robot che lavorano a fianco degli umani). “Tuttavia, il gruppo propulsore deve essere estremamente preciso, leggero ed efficiente dal punto di vista energetico. Timken sta cercando di lavorare su queste applicazioni”.

Timken scorge inoltre un’enorme crescita delle applicazioni del settore dell’energia solare e dell’industria alimentare e delle bevande, dove i gruppi propulsori devono essere ultra-sterilizzati. “Continuiamo a cercare delle sfide in questi settori emergenti e ad elevata crescita”, afferma Das, “e proseguiamo con lo sviluppo organico e inorganico in questi segmenti”.

Come con l’energia eolica, la strategia inizia con la sfida tecnica ad alto rischio. Man mano che queste difficoltà vengono superate, si continua con lo sviluppo nella base installata risultante del prodotto. Successivamente, Timken vende le parti di ricambio mediante i suoi distributori aftermarket, offrendo ricavi e redditività duraturi.

“È il nostro modello tipico”, afferma Das. “Lo abbiamo reinventato per 120 anni. Serve per diversificare e rinnovare incessantemente la nostra azienda. Ovunque si verifichino le innovazioni tecniche nel mondo, ci sarà sempre bisogno del giusto gruppo propulsore e della giusta tecnologia di gestione dell’attrito. Timken è l’unica in grado di offrire soluzioni per le applicazioni più difficili”.