Os pesquisadores da Purdue projetam um trem de força altamente eficiente - dentro de um INdiana Business

Os pesquisadores da Purdue projetam um trem de força altamente eficiente – dentro de um INdiana Business

(Imagem iStock: XtockImages)

Um par de engenheiros da Purdue University está trabalhando para melhorar a eficiência das turbinas usadas para gerar energia eólica e movimento da água offshore. O trem de força de baixa velocidade e baixo torque foi projetado para reduzir os custos operacionais e de manutenção, bem como a poluição ambiental das turbinas.

O trem de força foi projetado por Jun Chen, professor da Faculdade de Engenharia Mecânica da Universidade de Purdue, e Lizhi Shang, professora assistente do Departamento de Engenharia Agrícola e Biomédica e da Faculdade de Engenharia Mecânica.

Turbinas de energia eólica ou de hidrogênio requerem um sistema de trem de força para transferir energia da turbina para um gerador que converte a energia em eletricidade.

Normalmente, a turbina tem alto torque e baixa velocidade, diz Chen, mas o gerador elétrico prefere uma alta velocidade constante. No entanto, é necessária uma caixa de engrenagens de vários estágios para transmitir a potência, que aciona o gerador em velocidades variáveis.

De acordo com Purdue, o sistema de geração de energia de Chen e Shang é projetado para transferir energia da turbina para o gerador enquanto mantém uma velocidade constante do gerador. Por causa disso, diz Shang, o gerador pode ser movido para um local mais ideal.

“Esse benefício pode ser, digamos, uma turbina eólica, podemos mover o gerador elétrico para o nível do solo. No caso de uma turbina hidráulica, também podemos mover o gerador elétrico do nível subaquático para o nível da superfície.” “Também temos a tecnologia capaz de converter energia de turbina eólica muito difícil, de baixa velocidade e baixo torque em energia fluida.”

Atualmente, os geradores e caixas de engrenagens das turbinas eólicas estão localizados em uma torre a centenas de metros acima do solo e pesam centenas de quilos. Movê-los para o solo, diz Chen, reduzirá o peso da turbina e simplificará sua manutenção, resultando em menores custos para o operador.

Shang acrescenta que o projeto permite a colheita coletiva inteligente de energia usando uma combinação de turbinas individuais e um ou mais geradores centrais.

“As turbinas podem ser conectadas perfeitamente às suas turbinas adjacentes”, disse Chang. “Uma rede comum de fluido de alta pressão pode ser criada para conectar todas as turbinas e geradores em um grupo coletivo de turbinas. A rede permite a operação seletiva estratégica do gerador para manter certos geradores funcionando em seus pontos mais eficientes e desligar o restante para preservar a elevação Tempo.”

Shang diz que o sistema também cria um benefício ambiental ao usar água como fluido de trabalho do trem de força em vez de óleo hidráulico.

O benefício inclui maior eficiência porque a dureza da água é maior do que [oil]Ele disse: “É ecologicamente correto. Se tivermos qualquer possível vazamento de fluido de trabalho devido à conexão do motor da bomba… não prejudicará o meio ambiente. Além disso, se estamos falando de turbinas hidráulicas, também podemos proteger próprio sistema”.

Chen diz que usar água em vez de óleo hidráulico no novo sistema de trem de força é até 90% mais eficiente do que os sistemas existentes.

O próximo passo no desenvolvimento do trem de força, diz Purdue, é testar um protótipo em um tanque de reboque no campus de West Lafayette. Os pesquisadores irão coletar, medir e analisar dados para melhorar ainda mais o projeto.

“Queremos colocar o protótipo em cima de outra turbina eólica”, disse Chen. “Estamos pensando… naquelas turbinas de 20 anos que estão no fim de sua vida útil. Estamos trabalhando para ligar depois disso para instalar uma de nossas unidades nesses sistemas e fazer um teste real no local.”

Chen e Zhang estão trabalhando com o Escritório de Comercialização de Tecnologia da Purdue Research, que solicitou uma patente para o design.

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