NLR dos EUA desenvolve controlador de carga personalizado para conversor de energia das ondas, com desempenho oito vezes superior

De acordo com pt.wedoany.com-Pesquisadores do Laboratório Nacional das Montanhas Rochosas (National Laboratory of the Rockies, NLR) alcançaram um avanço crucial na tecnologia de dessalinização de água do mar movida a energia das ondas, desenvolvendo um controlador de carga personalizado para o Conversor de Energia das Ondas de Osmose Reversa Hidráulico e Elétrico de segunda geração (HERO WEC), e demonstraram em testes laboratoriais que seu desempenho supera em muito o da primeira geração.

Desde 2024, a equipe do NLR tem otimizado continuamente o design geral do HERO WEC. Este projeto, financiado pelo Escritório de Hidrelétrica e Hidrocinética do Departamento de Energia dos EUA (U.S. Department of Energy’s Hydropower and Hydrokinetic Office, H2O), visa utilizar a energia das ondas para dessalinizar a água do mar. O protótipo pode ser configurado hidraulicamente ou eletricamente para bombear água do mar para um sistema de osmose reversa em terra firme, produzindo água doce. Os pesquisadores do NLR iniciaram o design do HERO WEC em 2020. Após três projetos de laboratório e centenas de horas de testes em cinco instalações oceânicas, a equipe está descomissionando a primeira versão (V1) e, com base na experiência dos testes, iniciou o design da segunda versão (V2).

A equipe de pesquisa primeiro melhorou o sistema de guincho e o invólucro do WEC, e atualmente está focada na otimização do controlador de carga. O controlador de carga é o componente central da configuração elétrica do dispositivo, responsável por regular a tensão e a corrente transmitidas do conversor de energia das ondas para o banco de baterias. Sua função principal é proteger a saúde da bateria, evitando sua sobrecarga. Inicialmente, o controlador de carga usado na versão V1 era um componente pronto para uso, voltado para outras tecnologias de energia variável. No entanto, os testes oceânicos mostraram que esses componentes padrão têm dificuldade em lidar com as flutuações irregulares da energia das ondas. Por isso, a equipe decidiu projetar e fabricar um controlador de carga personalizado, dedicado à energia das ondas.

A equipe apresentou o conceito inicial do novo controlador de carga no inverno de 2024, completou os desenhos de design, a entrada de design assistido por computador e fabricou os componentes físicos. Os testes dos componentes protótipos giraram em torno de duas questões: se o dispositivo era eficaz e como o desempenho do design V2 se comparava ao do design V1.

A equipe de pesquisa primeiro usou equipamentos de bancada para verificar e depurar as funções básicas do sistema. Após a depuração, o novo controlador de carga foi conectado ao gerador do HERO WEC e a uma bateria simulada, utilizando um sistema de simulação laboratorial para imitar o ambiente oceânico e avaliar seu desempenho. Esta fase de testes proporcionou uma forma mais segura, de menor risco e custo mais baixo para realizar melhorias. Atualmente, os testes foram concluídos e os resultados mostram que o desempenho do controlador de carga V2 superou as expectativas. Ele é capaz de lidar com estados de energia irregulares, capturando em testes laboratoriais até oito vezes mais potência do que o controlador de carga original. Isso significa que o HERO WEC pode gerar mais energia utilizável, carregar continuamente o banco de baterias e alimentar de forma confiável o sistema de osmose reversa, dessalinizando assim mais água do mar.

Este controlador de carga personalizado não é apenas uma solução específica para o projeto, mas também fornece uma base tecnológica reutilizável para a indústria de energia das ondas. O controlador de carga dedicado às ondas do NLR pode ser aplicado a uma ampla gama de tecnologias WEC, e seu hardware e software podem ser modificados para atender às necessidades de potência e operação de diferentes dispositivos. Ao fornecer esta arquitetura comprovada, o controlador de carga tem o potencial de reduzir o tempo de desenvolvimento de novos designs de WEC. A equipe do NLR tem interesse em colaborar com desenvolvedores de tecnologia para integrar esta arquitetura personalizada em mais sistemas, através do projeto "Expertise e Acesso para Testes de Pesquisa em Energia Oceânica" e outros acordos de pesquisa cooperativa.

Em seguida, a equipe avaliará o controlador de carga como parte de um teste em nível de sistema na plataforma de movimento de grande amplitude do NLR. Esta será a primeira vez que a equipe testará a resposta do novo sistema elétrico (gerador, controlador de carga e bateria) a condições simuladas de ondas. Os testes em nível de sistema também ajudarão a equipe a determinar os ajustes finais necessários antes dos testes oceânicos do sistema elétrico, a fim de aumentar a confiabilidade do controlador de carga. Todo o projeto HERO WEC visa melhorar o acesso a dados, componentes e resultados de pesquisa para impulsionar o desenvolvimento da tecnologia de energia das ondas.