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| Universidade Tecnológica de Nanyang - Singapura |
Cientistas da Universidade Tecnológica de Nanyang (NTU – Nanyang
Technological University, em Cingapura) e do Centro Aeroespacial
Alemão (DLR – Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt)
elaboraram um novo designe de motor que, está sendo chamado de Motor Elétrico 2-em-1, o qual integra, numa mesma máquina elétrica (numa mesma carcaça), as
funções de máquina elétrica(1)
de propulsão (motor / gerador) do sistema de
transmissão (tração / frenagem) de um VE (Veículo Elétrico), e a de compressor de ar, para o sistema de
ar-condicionado do VE. Esta integração, resulta tanto em maior eficiência energética, quanto numa economizando de espaço e peso.
O que isso tem de inovador é que, em projetos até agora ainda
tradicionais, o motor elétrico e o compressor do ar-condicionado são
concebidos, normalmente, como duas unidades separadas.
Este designe combinado resulta em uma economia de espaço,
permitindo, por exemplo, o emprego de pacotes de bateria maiores, o que pode
aumentar a autonomia dos VEs, para estimadamente algo em torno 15% a 20%.
Explicando o invento, o Prof. Subodh Mhaisalkar, Diretor Executivo do
Instituto de Pesquisas Energéticas da NTU afirmou: "O maior
desafio com carros elétricos em megacidades tropicais é a autonomia
de rodagem que os VEs podem realizar com uma carga (de bateria)
completa, porque as baterias são necessárias para alimentar tanto o
motor (do sistema de tração), quanto o ar-condicionado. Em países
tropicais, como Cingapura, até a metade da capacidade da bateria é
usada para alimentar o sistema de ar-condicionado."
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| Motor elétrico 2-em-1 - Vista em Corte |
O novo design 2-em-1 permite que o motor elétrico seja mais
eficientes na tração de rodas do carro, enquanto que o seu
compressor de ar-condicionado, que é integrado, consome menos
energia devido à sinergia entre o motor e o compressor, enquanto que
o compressor também pode aproveitar, diretamente, a energia que é
regenerada pela frenagem da máquina elétrica do carro, evitando ter
que proceder a devolução dela para a bateria, para depois ser
aproveitada.
Devido
o
esse
potencial aumento
de
autonomia de rodagem,
através
maximização
da eficiência do
uso da
energia, a invenção ganhou,
recentemente,
o prêmio de Melhor Originalidade no Concurso Internacional
Tecnologia Verde (TECO),
realizado
em Taiwan, que
neste ano recebeu 19 inscrições de universidades, incluindo a
Universidade de Boston e da Universidade da Califórnia (UCLA). A
equipe está se candidatando a uma bolsa Proof-of-Concept (POC) em
Cingapura.
O
motor elétrico pode assumir
os fatores de forma tanto axial, quanto radial, para atender a qualquer tipo de topologia
de sistema de transmissão de VE atual, inclusive ser usado
para impulsionar o veículo integrado diretamente
às rodas. A
equipe da parceria NTU
/ DLR pretende desenvolver novos
protótipos,
depois dos quais
a DLR
realizará mais testes, melhorias e
refinamentos para o novo
motor em suas instalações na Alemanha, com o objetivo de eventual
comercialização.
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| Motor 2-2m-1: Solução integrada de design para ar-condicionado veicular |
Prof. Mhaisalkar disse que o novo motor elétrico não só ajudará a
aumentar o alcance, mas também vai custar menos para produzir, já
que exige menos material do que suas contrapartes (produzidas
separadas). O resultado é que tanto o peso, quanto o tamanho da
máquina combinada é reduzida. Como o projeto integrado combina as
duas das partes atuadoras mais importantes de um VE, reduzindo sua
complexidade, volume e peso, em uma solução energética altamente
eficiente, esta inovação pavimentará o caminho para o alargamento
da autonomia dos VEs.
"Com a população mundial de VEs se define para crescer
rapidamente para 20 milhões em 2020, a a combinação mais eficiente
do motor elétrico com compressor de ar-condicionado, permitirá que
os carros rodem por maiores distâncias, com uma única carga (de
bateria)", acrescentou o Prof. Mhaisalkar. "Esta eficiência
energética, reduz as emissões globais de efeito estufa e promove
soluções de transporte sustentáveis."
"Esta solução integrada de design para ar-condicionado
encurtará o caminho em direção (a meta de) de se reduzir a
ansiedade por autonomia dos motoristas (de VEs), (além de) reduzir
os custos de manutenção, economizando tempo e dinheiro para os
motoristas." Para os fabricantes de automóveis, o novo motor
elétrico também vai custar menos para produzir, já que exigirá
menos material do que suas contrapartes. Tanto o peso e tamanho do
motor elétrico são reduzidos, disponibilizando mais espaço para
outros componentes, tais como (módulos) de bateria extra.
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| Pesquisador acadêmico Sr. Satheesh Kumar e as partes do novo motor elétrico 2-em-1 |
"Ao integrar o compressor do sistema de refrigeração (de
ambiente) diretamente ao motor elétrico, poupamos componentes, peso
e custos. Simultaneamente, boa parte da energia cinética da frenagem
regenerativa é transmitida diretamente para o compressor de
refrigeração e, portanto, eficiência adicional e acrescentada.",
acrescenta o Dr Michael Schier.
O acadêmico de pesquisa, Satheesh Kumar do Instituto de Pesquisas
Energéticas do NTU disse o motor elétrico integrado (ao compressor)
desafia o projeto convencional que remonta para a década de 1960,
quando o ar-condicionado se tornou popular (nos veículos
automotores). "Naquela época, ar-condicionado era algo novo,
que era uma característica extra para um carro de motor de
combustão", disse o pesquisador de 29 anos de idade, de
Cingapura.
"Uma vez que estamos agora projetando VEs a partir do zero, não
vejo nenhuma razão por que devemos manter as duas unidades
separadas", disse o Sr. Satheesh Kumar. "Assim, comprovamos
que a combinação dos dois nos dá sinergia: uma utilização mais
eficiente da energia elétrica, e também melhora o freio motor, que
para o carro mais rápido, com menor desgaste das pastilhas de
freio."
Notas:
- Pela definição clássica, o termo "Máquina Elétrica" é sinônimo de ambos, tanto de “Motor Elétrico” quanto de “Gerador Elétrico”, os quais são conversores de energia eletromecânicos, capazes de realizar tanto a conversão de energia elétrica para energia mecânica (motor elétrico) ou de energia mecânica para energia elétrica (gerador elétrico). O movimento envolvido na energia mecânica pode ser linear ou rotativo. Nas aplicações em sistemas de propulsão de veículos automotores, em geral, emprega-se máquinas rotativas. Na grande maioria das aplicações das máquinas elétricas, incluindo, entre elas, a aplicação em que um “motor” é destinado para ao sistema de propulsão de Veículos Elétricos (VEs), é muito mais correto se manter o uso do termo “máquina elétrica”, principalmente pelo fato de que ela (a máquina elétrica) estará, eventualmente, operando em ambos os modos: tanto no “modo motor” como no “modo gerador”, dependendo do regime de movimento da máquina elétrica. O modo que a máquina elétrica opera depende do modo como o próprio veículo está sendo conduzido. Se o veículo é conduzido em “modo de tração” (onde existe aceleração ou manutenção da velocidade do VE), a máquina elétrica opera, efetivamente, como um motor. Todavia, se o veículo é conduzido em “modo de frenagem” (em que ocorre desaceleração do mesmo), a máquina elétrica que (erroneamente) chamamos de motor, na verdade, operará como um gerador elétrico. Saiba mais em:
Máquinas Elétricas de Imãs Permanentes (Parte 1/2)
Freio Regenerativo (Sistema de Recuperação de Energia Cinética)
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