Pioneiro na América Latina, projeto da UFSC estuda geração de energia com aerofólios

Com o intuito de explorar energia eólica de modo mais barato e economicamente viável, o projeto UFSCkite estuda e desenvolve uma tecnologia alternativa que explora a força dos ventos com aerofólios. A rentabilidade em relação ao sistema de aerogeradores atuais é a grande vantagem da tecnologia, que dispensa torres e grandes estruturas e pode ser implementada em um número maior de localidades. Além disso, os aerofólios podem explorar altitudes maiores, que possuem ventos mais fortes e constantes. A ideia é prender um aerofólio, de asa rígida ou flexível, como um parapente, a um cabo de material sintético, resistente e leve, que é enrolado em um tambor, e cujo eixo encontra-se acoplado a um gerador. De acordo com previsões de empresas e universidades americanas e europeias, estima-se que esta tecnologia chegue ao mercado num horizonte de cinco a dez anos. Os pesquisadores da UFSC são os pioneiros e únicos na América Latina a estudar e desenvolver esta tecnologia.

“A fim de aumentar a velocidade relativa do vento, e assim produzir mais energia, o aerofólio se move rapidamente numa trajetória cíclica, tipicamente em forma de oito horizontal para evitar acúmulo de torção no cabo. A figura abaixo ilustra o funcionamento do sistema de geração: com a força de tração no cabo, o tambor gira desenrolando o cabo e gerando energia, até que o comprimento máximo desejado do cabo seja atingido. Nesse momento, o aerofólio é reconfigurado para uma condição de baixa eficiência aerodinâmica, causando uma ampla redução na força de tração. Com isso, o cabo é enrolado de volta no tambor, gastando-se uma pequena parte da energia gerada. Quando o comprimento mínimo desejado do cabo é atingido, o aerofólio é novamente reconfigurado para máxima eficiência e uma nova etapa de geração é iniciada com o cabo sob forte tração se desenrolando e girando o tambor”, explica o professor coordenador do projeto UFSCkite, Alexandre Trofino,.

O protótipo do UFSCkite consiste em um aerofólio flexível de 17m², 600 metros de cabo sintético (dyneema) e um gerador de 12 kW de potência. Estima-se que, em operação contínua sob ventos de em média 30 km/h, disponíveis até 600 metros de altura, a produção de energia elétrica seja equivalente ao consumo médio de vinte residências brasileiras. Para encontrar localidades suscetíveis a uma geração de energia mais vantajosa, o projeto desenvolve uma estação de medição de vento de baixo custo, que atua até 600 metros de altura, e é baseado em drone e tomografia acústica. Atualmente, o projeto encontra-se em fase de teste de campo. Os testes de controle de trajetória estão disponíveis no canal do youtube do projeto.

O UFSCkite surgiu em 2012, e, segundo os professores coordenadores do projeto, Alexandre Trofino e Marcelo De Lellis, do Departamento de Automação e Sistemas da UFSC, existe a previsão que o projeto transfira-se em uma startup em torno de quatro anos. A startup seria responsável pelo escalonamento da potência dos aerogeradores para valores maiores, inserindo o produto no mercado nacional. Além do foco nos testes de campo, o projeto também deve instalar uma planta-piloto no Sapiens Parque, localizado em Canasvieiras, que permitirá a realização de um estudo realista da viabilidade econômica da tecnologia.

Segundo Alexandre, “o estado atual dessa tecnologia no mundo é de pesquisa e desenvolvimento, mas existem empresas com protótipos de unidades móveis de geração muito próximos de um produto de mercado, por exemplo as empresas alemãs Enerkite e Skysails. Algumas empresas, como a Skysails , estão apostando no desenvolvimento de aerogeradores offshore, motivados pelo fato de que as plataformas flutuantes tornam-se mais baratas e possuem sistema convencional de ancoragem para esses novos aerogeradores com aerofólios cabeados, mesmo em locais de água profunda”.

O apoio financeiro do projeto é do CNPq, juntamente com as empresas Brametal, para as estruturas de pouso e decolagem automatizadas do aerofólio, Sol Paragliders, para o fornecimento de parapentes customizados, e Novarum Sky, para o sistema de posicionamento do drone de medição de vento. Em média, o UFSCkite envolve quinze pessoas, somando os bolsistas CNPq e Capes, professores, alunos e pós-graduandos. O projeto também oferece novas vagas de estágio e estudos de pós-graduação com frequência, envolvendo áreas como controle de sistemas, filtragem, automação, eletrônica embarcada (software e hardware), modelagem e eletrônica de potência.

Mais informações nos sites do projeto: http://ufsckite.ufsc.br/ e http://ufsckite.gitlab.i

(UFSC, 27/05/2019)