Turbina eólica supercondutora alcança sucesso no primeiro teste

Um rotor supercondutor foi testado com sucesso em uma turbina eólica ativa pela primeira vez.

O consórcio EcoSwing projetou, desenvolveu e fabricou um gerador supercondutor em tamanho real para uma turbina eólica de 3,6 megawatts e a testou em campo em Thyborøn, na Dinamarca. Eles relatam seus resultados na revista Superconductor Science and Technology.

A autora correspondente Anne Bergen, da Universidade de Twente, na Holanda, afirmou: “O tamanho das turbinas eólicas aumentou significativamente nas últimas décadas. No entanto, a tecnologia atual tem problemas para acompanhar a tendência de níveis de potência cada vez maiores. Os geradores de acionamento direto (DD) baseados em ímã permanente (PM) oferecem uma solução de vários megawatts de última geração, mas a viabilidade de turbinas de PM-DD com mais de 10 megawatts requer uma redução significativa de peso. Máquinas pseudo-magnéticas de acionamento direto (PDD), integrando funções de engrenagem magnética e gerador, são uma solução possível para isso, mas podem ser caras e altamente complexas de produzir”.

Para enfrentar esse desafio, a equipe empregou geradores supercondutores de alta temperatura com óxido de bário de terras raras (ReBCO). Isso requer uma quantidade menor de materiais de terras raras do que as máquinas PM, resultando em um custo menor. Os supercondutores também podem transportar altas densidades de corrente, o que resulta em bobinas mais densas em potência e um peso menor.

Segundo Bergen: “O teste de campo do gerador foi extremamente bem-sucedido. Quando o gerador foi instalado em Thyborøn, a turbina atingiu sua faixa de potência desejada, incluindo mais de 650 horas de operação na rede. Isso mostra a compatibilidade da tecnologia do gerador supercondutor com todos os elementos de um ambiente operacional, como velocidades variáveis, falhas na rede, harmônicos eletromagnéticos e vibrações. O projeto fez vários outros progressos substanciais. Demonstrou que a produção de bobinas HTS não se limita a laboratórios especializados e constitui uma transferência de tecnologia bem-sucedida da ciência para a indústria. O rotor HTS também foi montado em um ambiente industrial, mostrando que os componentes supercondutores podem ser implantado em um ambiente de fabricação 'padrão'. Agora que o conceito foi comprovado, esperamos que a tecnologia de geradores supercondutores comece a ser amplamente aplicada em turbinas eólicas”.

Mais informações: Anne Bergen et al, Projeto e testes em campo do primeiro rotor ReBCO do mundo para um gerador eólico de 3,6 MW, Superconductor Science and Technology (2019). DOI: 10.1088 / 1361-6668 / ab48d6

Fonte: https://phys.org/news/2019-11-superconducting-turbine-chalks-success.html

Primeira turbina eólica supercondutora está pronta

Redação do Site Inovação Tecnológica - 10/09/2018

Tendo passado com êxito pelos testes em laboratório, o gerador supercondutor será instalado em sua torre até o final do ano. [Imagem: EcoSwing]

A primeira turbina eólica supercondutora do mundo será instalada na costa da Dinamarca até o final deste ano. A conquista é fruto do projeto ECOSWING, financiado pela União Europeia, e promete revolucionar a indústria de energia eólica através da implantação de geradores mais leves, mais econômicos e mais potentes.

Já testada com sucesso no laboratório, o teste de campo da turbina baseada em materiais sem resistência à corrente elétrica abrirá caminho para a implantação comercial da tecnologia na próxima geração de turbinas multimegawatts.

O protótipo é capaz de produzir cerca de 3 MW (megawatts) de eletricidade impulsionado por apenas duas pás.

A grande estrela da tecnologia é o gerador, que usa supercondutores de ‘alta temperatura’ - alta em relação aos primeiros supercondutores, que funcionavam perto do zero absoluto. Pesando 40% menos do que os geradores convencionais, a máquina de última geração requer menos material em sua fabricação e é mais econômica para construir, transportar e instalar.

“O consórcio ECOSWING teve sucesso no projeto, desenvolvimento e construção do primeiro gerador eólico supercondutor de múltiplos megawatts em escala real. Essa demonstração em um ambiente operacional real lançará as bases para um produto revolucionário que mudará a maneira como as turbinas eólicas operam e vai expandir muito o setor de energia eólica,”

disse Jürgen Kellers, que chefiou o projeto, um esforço que envolveu nove parceiros industriais e acadêmicos.

       Os geradores eólicos atuais funcionam como um dínamo tradicional, com ímãs permanentes rotativos dentro de um conjunto de bobinas de cobre. A rotação cria um campo magnético variável nas bobinas, o que gera uma corrente elétrica.

       No gerador supercondutor, os ímãs são substituídos por eletroímãs, bobinas de uma fita cerâmico-metálica que se torna supercondutora sob condições extremamente frias, obtidas pela contenção das bobinas dentro de um tambor de vácuo super-resfriado com uma pequena quantidade de gás criogênico.

       Nessa temperatura ultrafria, a eletricidade passa através das bobinas com quase nenhuma resistência, permitindo fluxos de energia 100 vezes maiores do que nos geradores comuns.

       A ausência de resistência elétrica significa que muito menos material, incluindo valiosos metais de terras raras, é necessário para fabricar um gerador supercondutor de alta temperatura para obter a mesma energia, resultando em reduções substanciais de custo e peso.

       Estas vantagens permitirão que as turbinas eólicas supercondutoras sejam fabricadas em escala maior. A equipe ECOSWING prevê futuros geradores supercondutores produzindo 10 MW ou mais.

Fonte: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=primeira-turbina-eolica-supercondutora-pronta-instalada&id=010115180910#.W9GmkmhKiDI

Supercondutores e turbinas eólicas: Uma brisa fresca em energias renováveis (Superconducting direct drive technology for next generation wind turbines: A fresh breeze in renewables)

A empresa Envision Energy, líder mundial no fornecimento de soluções inteligentes em energia, anunciou que pretende instalar um gerador supercondutor em uma de suas turbinas eólicas mais avançadas. O produto chamado gerador EcoSwing é projetado para uma turbina de acionamento direto de 3 MW e fornecerá energia suficiente para abastecer 1.000 famílias.

Anders Rebsdorf, chefe do Centro Global de Inovação da Envision, comentou: “Após anos de pesquisa, a supercondutividade finalmente amadureceu a um nível onde pode ser considerada para testes e demonstrações em uma turbina eólica de tamanho real. O gerador será um dos sistemas supercondutores mais ambiciosos em termos de densidade de torque, e estamos orgulhosos de liderar este importante projeto”.

É o primeiro gerador supercondutor projetado para uma turbina eólica e promete uma mudança de patamar no desenvolvimento do gerador. A principal vantagem do EcoSwing é uma economia de peso de mais de 40% em comparação com geradores convencionais. Outra vantagem é a drástica redução no uso de terras raras – um material escasso e de preços oscilantes.

       Anders Rebsdorf acrescentou sobre o impacto do mercado: “Os potenciais para um gerador leve e competitivo são verdadeiramente emocionantes. A tecnologia EcoSwing pode ser um avanço importante em nossa busca para reduzir o custo das energias renováveis”.

       A tecnologia EcoSwing aborda aspectos multidisciplinares de investigação e desenvolvimento e promove avanços em supercondutividade industrial, criogenia e conversão de energia. Para lidar com a implementação da tecnologia, o consórcio irá realizar estudos de risco e avaliar aspectos regulatórios. Após o teste minucioso em um laboratório certificado, o gerador está previsto para operar por mais de um ano em uma moderna turbina eólica de grande porte na Dinamarca.

Sobre a supercondutividade

Os supercondutores são capazes de conduzir eletricidade sem resistência. Eles são, portanto, altamente complementares às tecnologias de maior eficiência energética como um substituto para o cobre. Em comparação com o cobre, pode transportar 100 vezes a densidade de corrente, tornando os equipamentos leves e compactos. Em razão da enorme redução de volume, o uso de supercondutores torna esta tecnologia altamente competitiva para máquinas convencionais.

Fonte: http://www.yourrenewablenews.com/superconducting+direct+drive+technology+for+next+generation+wind+turbines%3A+a+fresh+breeze+in+renewables_116330.html

Turbinas supercondutoras poderiam reduzir os custos de energia eólica na Austrália (superconductor turbines could slash Australian wind energy costs)

     Novas turbinas supercondutoras desenvolvidas por pesquisadores australianos pode resultar em uma significativa melhora sobre turbinas atuais, e permitir o desenvolvimento de turbinas eólicas no mar ao longo da costa da Austrália no prazo de 5 anos.

         Um supercondutor é um material que conduz eletricidade sem qualquer resistência. Isso significa que nenhum calor, som ou qualquer outra forma de energia pode ser liberada do material quando se atinge uma ‘temperatura crítica’, ou a temperatura que o material se torna supercondutor.

         As novas turbinas, desenvolvidas por uma equipe do Institute for Superconductingand Electronic Materials da Universidade de Wollongong, vai pesar 40% menos do que as turbinas atuais apenas por tirar a caixa de velocidades presente nos modelos atuais. A remoção da complexa caixa de engrenagem, pesada e dispendiosa, também significa a remoção de uma grande quantidade de manutenção.

         “Em nosso projeto não há nenhuma caixa de velocidades, que imediatamente reduz o tamanho e o peso em 40%”, afirma Shahriar Hossain, pesquisador e cientista de materiais. “Estamos desenvolvendo uma bobina supercondutora de diboreto de magnésio (MgB₂) para substituir a caixa de engrenagens. Isso irá capturar a energia do vento e convertê-la em eletricidade, sem qualquer perda de potência, e irá reduzir os custos de fabricação e manutenção em dois terços”.

         Outro grande benefício é o custo de construção da turbina que será drasticamente reduzido. Atualmente, ela custa cerca de US $ 15 milhões por turbina, enquanto as novas que utilizam supercondutores tem o custo estimado em cerca de US $ 3-5 milhões.

         “A Austrália precisa desesperadamente de fontes de energia sustentáveis. O vento é barato, limpo e podemos obtê-lo em dias chuvosos e ensolarados”, disse ele. “E considerando que a Austrália tem mais de 35.000 km de litoral, há amplo espaço para parques eólicos offshore. Com o apoio da indústria, poderíamos instalar turbinas eólicas supercondutoras offshore ao longo da costa da Austrália, em cinco anos, sem problema”.

Fonte: http://reneweconomy.com.au/2014/super-conductor-turbines-could-slash-australian-wind-energy-costs-84828