Turbinas eólicas são palco de disputa entre Grupo III e PAOs

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Turbinas eólicas

Energias renováveis em ascensão

O foco do mundo está mudando para fontes de energia renováveis ​​ambientalmente amigáveis. A Agência Internacional de Energia (AIE) prevê que a capacidade de energia renovável aumentará 50% entre 2019 e 2024, crescimento total de 1.200 gigawatts (GW). Atualmente, as energias renováveis ​​representam 26% da energia do mundo. A AIE espera que essa participação ultrapasse 30% nos próximos cinco anos.

Um relatório recente da Agência Internacional de Energia Renovável (IRENA) mostra que a energia renovável representou 72% de toda a expansão de energia em 2019, superando o crescimento de combustíveis fósseis no mesmo período. 90% das contribuições de capacidade vieram de energia solar e eólica, pois as melhorias na competitividade de custos aumentaram seu apelo contra novas usinas de carvão e gás natural.

Turbinas eólicas e custos competitivos

Enquanto a energia solar continua a fornecer a maior parte dos aumentos globais (98 GW em 2019), a energia eólica registrou um crescimento sem precedentes nos últimos anos. As instalações eólicas globais saltaram de 436 GW em 2015, para 655 GW em 2019. A Ásia-Pacífico é um fator importante desse crescimento impressionante devido, em parte, a políticas governamentais favoráveis.

Em 2019, a capacidade de energia eólica aumentou 60 GW, liderada pelo crescimento na China (26 GW) e nos Estados Unidos (9 GW). A Índia é outro mercado asiático notável – agora o quarto maior mercado de energia eólica atrás da China, EUA e Alemanha. Nos EUA, o vento forneceu mais de 7% da energia do país, tornando-a a maior fonte de energia renovável do país. Um relatório recente da Global Data espera que o mercado global de energia eólica cresça 29% na próxima década, chegando a US $ 125 bilhões em 2030.

Lubrificação de turbinas eólicas

A lubrificação desempenha um papel crucial na confiabilidade de um parque eólico. As turbinas eólicas são frequentemente expostas a ambientes agressivos e a temperaturas extremas, com impacto significativo nos custos operacionais, tempo de inatividade e vida útil do produto.

Em 2017, o Programa de Colaboração em Tecnologia Eólica (TCP) da AIE, a principal organização internacional de cooperação em pesquisa em energia eólica, estimou que cerca de 50% da capacidade instalada cumulativa atual na Europa chegará ao fim de sua vida operacional até 2030. Condições severas de operação são impulsionando a demanda por lubrificantes de alto desempenho para prolongar a vida útil dos ativos de turbinas eólicas.

Falhas em caixas de engrenagens pela degradação do lubrificante

As caixas de engrenagem de turbinas eólicas, ameaçadas por ventos fortes em alturas de até 200 metros, são a fonte mais comum de falha. Alguns analistas do setor atribuíram até três quartos das falhas na caixa de engrenagens à degradação do lubrificante. Geradores, pás, eixo principal, acionamento de guinada e acionamento de passo em turbinas eólicas exigem lubrificação limpa e consistente.

Os lubrificantes para o mercado de turbinas eólicas devem atingir US $ 226,1 milhões em 2026, com uma taxa de crescimento anual composta (CAGR) de 8%, de acordo com uma análise recente da Reports and Data. Em 2018, o tamanho do mercado era de USD122,7 milhões.

O crescimento em novas instalações aumentará o consumo de óleos de primeiro enchimento. A frequência de troca de óleo, a capacidade operacional e a penetração de turbinas eólicas de acionamento direto determinam os volumes de abastecimento de serviço.

Óleos de primeiro enchimento 

Stefan Bill, diretor administrativo da REWITEC ™ GmbH, empresa que desenvolve uma tecnologia de tratamento de superfície de nanopartículas e micropartículas à base de silício para turbinas eólicas, estima que o mercado para os óleos de primeiro enchimento é de cerca de 10.000 toneladas, cerca da metade do volume de serviços (20.000 toneladas). Os mercados para as graxas de primeiro enchimento e de serviço são de aproximadamente 600 toneladas e 4.000 toneladas, respectivamente, diz ele.

Foto cedida por Evonik

Os lubrificantes sintéticos atendem à maior parte das necessidades de lubrificantes da indústria de turbinas eólicas (80%) e são tipicamente baseados em polialfaolefina (PAO). Com um CAGR de 8,1%, espera-se que os óleos de transmissão sejam o tipo de lubrificante que mais cresce no curto prazo.

O mercado de lubrificantes eólicos não é fácil de penetrar, diz Mika Kettunen, gerente técnica de produtos, Base Oils, no Centro de Tecnologia da Neste Corporation. Os prazos de desenvolvimento são longos devido a extensos testes e longos testes de campo; os fornecedores estão bem estabelecidos nesse mercado, diz ele. No entanto, os rápidos avanços no setor de energia eólica criaram novas oportunidades para as empresas de lubrificantes, oferecendo personalização de produtos e um forte serviço pós-venda.

Uma combinação de óleos base NEXBASE® Grupo III e fluido base sintético VISCOBASE®, um novo e inovador oligômero de metacrilato de alquila, resultado de uma colaboração entre a Neste Corporation da Finlândia e a Evonik da Alemanha, é uma inovação clara em um mercado dominado por PAOs. A parceria foi formada para fornecer um produto econômico, com segurança no fornecimento, que alcança o desempenho anteriormente oferecido apenas pelas formulações do PAO, diz Kettunen.

Resultados de teste promissores demonstraram maior eficiência com perdas de tração reduzidas, tornando a manutenção menos desafiadora e reduzindo a frequência de manutenção. A tecnologia possui excelente solvência e pode ser formulada com uma ampla faixa de viscosidade, diz Kettunen. As aprovações da Hansen e da FAG / Schaeffler para aplicações de vento e da Siemens para os redutores da Flender foram alcançadas e o produto está atualmente em testes de campo na Europa e nos EUA.

Parcerias melhoram competitividade

As parcerias continuarão sendo parte integrante de soluções mais amplas para a indústria de lubrificantes de turbinas eólicas, diz Kettunen. Eles também permitirão que os atores regionais sejam mais competitivos, diz ele.

A REWITEC é outra empresa que fornece soluções inovadoras para melhorar a eficiência e a longevidade das turbinas eólicas. Fundada em 2003, a REWITEC foi adquirida pela fabricante global de especialidades químicas Croda em julho de 2019.

A tecnologia aditiva da REWITEC usa lubrificantes como um transportador de partículas de revestimento de silicone, que constroem uma camada protetora e reparadora na superfície dos sistemas tribológicos para reduzir o desgaste, o atrito, a rugosidade da superfície e a temperatura. A tecnologia patenteada de nanopartículas e micropartículas pode limitar, restaurar e corrigir superfícies degradadas por desgaste excessivo e corrosão, além de prolongar a vida útil das operações de turbinas eólicas por mais de 20 anos, diz Bill. Reduções no atrito e na rugosidade da superfície de 30 a 55% foram observadas em pesquisas concluídas na Universidade de Mannheim e Giessen, que foi apoiada pelo governo alemão.

Lubrificantes mais robustos

A perspectiva parece promissora para os fabricantes de lubrificantes de turbinas eólicas, no entanto, vários fatores podem prejudicar as perspectivas de crescimento de longo prazo do mercado – como a retirada do apoio do governo em países individuais e a escassez de terra para instalações em terra. Os operadores estão exigindo lubrificantes mais robustos em conjunto com uma mudança para turbinas maiores com fatores de capacidade mais altos, e uma tendência para turbinas offshore e flutuantes apresenta maiores desafios em relação à umidade e corrosão.

Um aumento antecipado nos intervalos médios de drenagem, de cinco para 10 anos, provavelmente impactará os volumes do mercado no futuro. No entanto, o crescimento de 15 a 20% do mercado e os maiores volumes de petróleo nas turbinas eólicas compensarão um pouco essa tendência negativa, diz Bill. Os volumes totais podem estagnar no futuro, diz ele. Além de intervalos de drenagem mais longos, Kettunen enfatiza a crescente importância do monitoramento on-line e das condições dos lubrificantes, para que as empresas possam prever com precisão as necessidades de manutenção.

Tecnologia sem engrenagens ameça lubrificantes

Os avanços na tecnologia sem engrenagens representam uma ameaça adicional aos volumes de lubrificante. As turbinas eólicas de acionamento direto não possuem caixa de câmbio, optando por um gerador de ímã permanente de baixa velocidade. Com os óleos de engrenagem representando 70% dos volumes de lubrificante, um aumento acentuado na tecnologia de acionamento direto pode ter um impacto profundo no consumo de lubrificante nesse segmento de mercado.

Prevê-se um aumento nas turbinas de acionamento direto ao longo do tempo, embora Bill sugira que a tecnologia fique abaixo de 20% de participação de mercado (atualmente 10%) no futuro próximo, com as turbinas acionadas por engrenagem sendo a tecnologia dominante. A tecnologia de acionamento direto tem um custo e um peso consideravelmente mais altos – aumentando, portanto, o custo da instalação. Além disso, as falhas na tecnologia existente da caixa de engrenagens estão diminuindo com a melhoria do desempenho do equipamento e da qualidade da lubrificação.