Revista si suplimente
MarketWatch
Inapoi Inainte

COMOTI suflă eficient în pânzele energiei regenerabile

15 Martie 2023



● Institutul dezvoltă turbine eoliene competitive pentru industria de profil

Criza energetică prin care trecem poate fi depăşită prin introducerea pe piaţă a unor produse eficiente şi competitive, cercetate/dezvoltate în parteneriate între organizaţii de cercetare şi actori industriali. Astfel, în România, a fost ridicată problema existenţei unor programe dedicate pentru susținerea investițiilor care să răspundă nevoilor și provocărilor legate de nivelul redus al competitivității economice a IMM-urilor în cercetare, dezvoltare și inovare (CDI). Prin Programul Operațional Competitivitate (POC), Axa Prioritară 1 – Cercetare, dezvoltare tehnologică și inovare în sprijinul competitivității economice și dezvoltării afacerilor, Acțiunea 1.2.3: Parteneriate pentru transfer de cunoştinţe (Knowledge Transfer Partnerships) au fost finanţate colaborări între IMM-uri şi organizaţii de cercetare, iar INCDT COMOTI s-a aflat din nou în prima linie de valorificare a acestor oportunități. Prezentăm în acest articol soluțiile competitive dezvoltate de institut în sprijinul întreprinderilor care activează în domeniul energiei eoliene.

În perioada septembrie 2016 - noiembrie 2021, în cadrul INCDT COMOTI a fost implement proiectul „Cercetarea şi dezvoltarea unei instalaţii mobile de obţinere a energiei regenerabile eoliene”, Acronim MECDI, cod SMIS 105890, finanţat pe Programul Operațional Competitivitate 2014-2020. Valoarea totală a proiectului a fost de 5.540.750, 00 Lei, din care asistenţa financiară nerambursabilă a fost 5.058.750,00 lei (contribuţia Uniunii Europene 4.235.185,5 lei; bugetul de stat 823.564,5 lei). Proiectul a fost implement în Bucureşti, Măgurele - jud Ilfov, Cluj-Napoca, Sinaia şi Sfântu Gheorghe - jud Tulcea pe o perioadă de 60 luni.
Obiectivul general al proiectului a constat în realizarea unui produs nou care să integreze cercetarea/dezvoltarea realizată în colaborare între o organizaţie de cercetare şi o întreprindere, constituind un punct de pornire pentru valorificarea rezultatelor cercetării şi dezvoltării prin fabricarea şi comercializarea produsului finit.

8 modele de turbine eoliene, nivel 7 de maturitate tehnologică
În cadrul acestui proiect au fost realizate colaborări cu parteneri industriali pentru dezvoltarea de produse competitive pentru piaţa de energie verde. Împreună cu SC AEOLUS INTERNATIONAL SRL, SC BMEnergy SRL, SC ROLIX Impex Series SRL şi SC TOPINTEHNOLOGY CONSULT SRL au fost dezvoltate, până la nivelul 7 de maturitate tehnologică, 8 modele de turbine eoliene, puterea instalată a turbinelor fiind între 0.6kW şi 5kW.
Proiectul a avut un caracter multi-inter-disciplinar, integrând diverse domenii de expertiză și perspective multiple din discipline distincte. Definirea configurațiilor conceptelor de turbine eoliene, unul dintre obiectivele specifice ale proiectului, îmbină specialiști în aerodinamică, întrucât reprezintă o disciplină principală în procesul de proiectare al palelor; dar şi din mecanică, deoarece forțele și momentele care apar între componentele turbinei eoliene și pe suprafețele acestora trebuie evaluate cu atenție pentru a obține un sistem fiabil, urmărind cu atenţie dinamica structurii pentru a evalua integritatea sa atunci când se iau în considerare sarcinile externe. Specialiștii din INCDT COMOTI au dezvoltat programe care sunt capabile sa predimensioneze o turbină eoliană, care apoi poate fi evaluată numeric cu ajutorul metodelor CFD. Întreg procesul este unul iterativ şi are ca scop creșterea eficienţei turbinei eoliene, prin aplicarea unei optimizări globale eficiente în care sunt implicate discipline precum dinamica fluidelor și mecanica, matematica aplicată și informatica. Dinamica fluidelor computaționale este un instrument eficient pentru a prezice fluxul din jurul unei turbine eoliene și performanța acesteia prin utilizarea modelelor matematice pentru modelarea fenomenului de turbulență. Astfel a fost utilizat softul ANSYS Fluent pentru a determina coeficientul de putere, dar şi pentru variaţia puterii în funcţie de viteza vântului.



Verificarea datelor numerice a fost realizată în două etape, una ajungând la TRL 4 când au fost investigate experimental demonstratoarele de turbine eoliene în sufleria aerodinamică.
Fabricarea și testarea modelelor experimentale a fost legată, în primă etapă, de fabricarea demonstratoarelor pe baza documentației tehnice realizate cu ajutorul unui software de proiectare asistată de calculator, care a pornit de la schițe 2D. Producția a avut două direcții: (i) fabricarea pieselor mecanice (folosind procesul de tăiere cu laser, strunjirea 3D CNC, procesul de frezare și tehnologiile materialelor compozite) și (ii) fabricarea pieselor electronice (controller, invertor, frână, etc.). Subansamblele mecanice au fost verificate și testate riguros înainte de asamblare.



Subansamblurile electronice au fost supuse şi ele la două niveluri de verificare: (a) verificarea funcționalității hardware pe baza testelor și măsurătorilor electrice și (b) teste de funcționalitate software a sistemelor încorporate. Odată ce subansamblurile au trecut de verificare a început procesul de asamblare a modelelor experimentale.
Investigațiile experimentale pentru determinarea performanțelor conceptelor de turbine eoliene s-au desfășurat într-un tunel aerodinamic echipat cu un sistem de diagnosticare optică pentru a capta formele vârtejurilor și influența dintre pale. Tunelul de vânt folosit are o tipologie de cameră deschisă. Curentul de aer este asigurat de un ventilator de 35kW, care este conectat la un motor electric sincron, controlat de un invertor. Invertorul permite controlul fin al curentului prin modificarea turației ventilatorului, iar viteza maximă a aerului atinsă poate fi de până la 20 m/s. Viteza aerului din tunelul de vânt a fost măsurată cu un manometru cu tub Pitot, care are un interval de măsurare de la 1,5 m/s până la 50 m/s. Pentru vitezele unghiulare ale modelelor experimentale a fost utilizat tahometrul VIBER X5MK III.
Eficienţa modelelor experimentale a fost determinată utilizând un generator cu magneți permanenţi, trifazat conectat direct la axul rotorului. Modelele au fost așezate pe un suport reglabil pentru a avea trei locații de măsurători în camera de măsurare a tunelului de vânt. Puterea electrică a fost măsurată după utilizarea unui controler, proiectat să păstreze constantă tensiunea electrică de 12V, conectat la o baterie reîncărcabilă. Pentru măsurarea tensiunii electrice a fost utilizat un multimetru digital AC, plasat în paralel în circuitul electric, iar pentru măsurarea intensității curentului s-a folosit un multimetru digital, plasat în serie pe circuitul electric.
În ceea ce priveşte cea de-a doua etapă de verificare a datelor numerice, aceasta a constat în dezvoltarea de prototipuri la scară 1:1, ce au fost testate cu condițiile reale de funcționare, în baza experimentală de la Sfântu Gheorghe, aflată pe malul Mării Negre, atingându-se astfel nivelul 7 de maturitate tehnologică.
Provocările din această fază au fost legate de tehnologia de fabricare a palelor de turbină (CAD, CAM, mașină CNC, tehnologie autoclavă). Palele au fost fabricate din materiale compozite, un mixt din fibră de carbon şi fibră de sticlă impregnate cu răşină epoxidică.



Colectarea datelor pentru prototipurile testate în baza experimentală a fost realizată de o echipă de specialişti care a monitorizat evoluţia parametrilor de funcţionare ai prototipurilor de turbină eoliană, realizând astfel caracteristica de putere. Pentru desfăşurarea aceastei activităţi a fost instalat un sistem de achiziţie de date wireless, care a transmis în timp real parametrii de funcţionare ai turbinelor eoliene astfel încât să se poată trasa caracteristica de funcţionare.
Rezultatele proiectului au fost diseminate de comun acord cu toți cercetătorii implicați. Direcțiile de diseminare au constat în expunerea la conferințe/reviste a proiectului prin publicarea de articole ştiinţifice are au avut la bază datele obţinute în urma implementării propunerii de proiect.
Astfel au fost publicate 12 articole ştiinţifice, au fost 4 participări la conferinţe de specialitate şi a fost depusă o cerere de brevet. Brevetul se referă la o turbină eoliană cu ax vertical multirotor fără sarcini asimetrice, ce are în componență două sau mai multe rotoare coaxiale, capabile să se contrabalanseze unele pe celelalte sub acțiunea vântului, astfel încât sarcinile asimetrice induse asupra axului și/sau lagărelor acestuia să fie anulate sau minimizate, contribuind astfel la o mai bună transformare a energiei eoliene captate în energie mecanică și/sau electrică.
De asemenea, participarea la târguri și expoziții a avut drept scop diseminarea rezultatelor proiectului către potențialii beneficiari.

Un nou proiect, o nouă provocare
Colaborarea institutului cu mediul de afaceri în domeniul energiei regenerabile continuă, în implementare aflându-se un proiect în parteneriat cu SC ROLIX Impex Series SRL. Obiectivul proiectului constă în dezvoltarea, fabricarea și validarea în condiții reale de funcționare a unui nou concept de turbină eoliană de forma unui copac, ce include în configurația sa mai multe micro-turbine optimizate de tip Savonius. Titlul proiectului este „Validarea prototipului de Micro-Turbină Eoliană cu Ax Vertical pentru Integrarea în Arhitectura Urbană”, are o perioadă de implementare de 24 de luni şi este finanţat prin Planul Naţional de Cercetare, Dezvoltare şi Inovare 2015-2020, PNIII, Subprogramul 2.1. Competitivitate prin cercetare, dezvoltare şi inovare – Proiect de transfer la operatorul economic, având un buget de 1.376.620,00 lei, cu o cofinanţare a partenerului economic de 183.515,00 lei.

Energia regenerabilă, prioritate europeană de top
Necesitatea de surse de energie regenerabilă a devenit din ce în ce mai accentuată în ultimii ani, atât din cauza nivelului ridicat de poluare, cât și din cauza resursei limitate de combustibili fosili. Sectorul energiei eoliene s-a dezvoltat considerabil odată cu intrarea în vigoare a Directivei pentru Energie Regenerabilă (2009/28/EC), care impunea ca cel puțin 20% din energia totală consumată de statele membre ale Uniunii Europene să provină din surse regenerabile până la finalul anului 2020. Ulterior, a intrat în vigoare Directiva pentru Energie Regenerabilă revizuită (2018/2001/EU), care stabilește un nou prag de cel puțin 32%, care trebuie atins până la finalul anului 2030.
Transformarea orașelor noastre în medii inteligente și durabile este una dintre cele mai mari provocări ale timpului nostru. Dezvoltarea sistemelor energetice inteligente joacă un rol cheie în politica energetică a Uniunii Europene. De asemenea, în agenda UE, problemele asociate cu sectorul energetic și schimbările climatice sunt priorități de top.
Reducerea resurselor de petrol combinată cu preocupările ecologice a condus la o atenție concentrată asupra energiei regenerabile, care ar trebui să fie inepuizabilă și lipsită de poluanți. Energia eoliană s-a dovedit a fi o soluție viabilă pentru independența energetică a statelor membre ale UE. Prin urmare, dezvoltarea parcurilor eoliene continuă să fie o poveste de succes în care multe state s-au alăturat deja în fruntea ingineriei turbinelor eoliene.



Parerea ta conteaza:

(0/5, 0 voturi)

Lasa un comentariu



trimite