Flywheels e o fim das catapultas a vapor em NAes da USN
Enviado: Sáb Abr 01, 2006 3:58 pm
Fala galera,
Antes de ontem(dia 30) vi uma palestra do professor Hamid Toliyad, da Universidade americana Texas A&M, aqui na UFSC, sobre um dispositivo de armazenamento de energia conhecido como Flywheel.
Ao que entendi, um Flywheel seria um sistema(disco, esfera ou qualquer objeto) que seria rotacionado, armazenando assim energia cinética. Essa energia cinética seria revertida, quando necessário, em energia elétrica e vice-versa. As vantagens de um flywheel em relação as baterias é a capacidade de liberar e receber energia muito mais rapidamente, baixo peso e a possibilidade de ser possível saber quanta energia ele carrega apenas ao olhar o número de RPM(pois sua energia só depende de sua inércia e de sua velocidade angular, de acordo com a fórmula K.E= 1/2.I.w^2, onde K é uma constante, I é inércia e w é a velocidade angular).
Eis uma matéria sobre isso no Wikipedia:
http://en.wikipedia.org/wiki/Flywheels
Tá, nesse ponto vocês podem estar se perguntando o que essa coisa toda tem haver com Naes americanos.
Ocorre que um dos grandes patrocinadores das pesquisas do professor Hamid no Texas é, justamente, a U.S Navy. Na realidade é a maior patrocinadora. E portanto ele se dedica a possívels aplicações militares de flywheels para a Marinha.
Pois bem, existe uma grande sorte de possível aplicações. As principais eram duas:
Capacidade de armazenamento e rápido fornecimento de energia para a propulsão de "Class D steath Destroyer- DDX"(não sei que navio que é esse, me parece os futuros navios steath da USN), que iria necessitar de pelo menos 30 Mega watts para uma das hélices(já que ele tem duas, seriam necessários 60 MW, uma potência tremenda) .
Armazenamento e liberação de energia para o funcionamento de uma catapulta movida a motor de indução, para o lançamento de aeronaves.
É nessa segunda aplicação que irei me concentrar, pois achei muito interessante.
Os planos da Marinha americana é acabar com as atuais catapultas a vapor usadas em Naes convencionais(como, por exemplo, a catapulta do nosso Nae, o A-12 São Paulo). Para tal, pretendem criar as tais catapultas movidas por motor de indução eletromagnética.
Um link do Wikipedia para motores de indução/motores elétricos:
http://en.wikipedia.org/wiki/Induction_motors
De forma que a energia possa ser redirecionada de forma rápida, a USN pretende utilizar os nossos amigos Flywheels para armazenamento desta energia(como já disse, Flywheels são capazes de receber e enviar energia mais rapidamente que baterias, além de serem mais leves). A efeciência deles está em torno de 85% a 90%.
http://en.wikipedia.org/wiki/Flywheel_energy_storage
O maior problema em se utilizar um motor de indução e flywheels para lançar uma aeronave seria a altíssima energia necessária para fazer isso acontecer. Por exemplo, os estudos feitos mencionavam que, para lançar uma aeronave de 25T a 100m/s através da pista de lançamento, seria necessária uma energia estonteante de 152MWh em poucos segundos.
Seriam necessários 16 flywheels avançados para lançar um único avião. Se a US Navy quiser manter a sua capacidade de lançar todas as aeronaves de um NAe, durante uma situação de emergência, seriam necessários centenas e centenas de flywheels.
Para recuperar a energia dos Flywheels algo legal que o professor mencionou é um sistema que pretende usar a energia absorvida durante os pousos das aeronaves e transformá-la em energia para "recarregar" o Flywheel de energia cinética.
Ou seja, você reciclaria a energia. Usaria o Flywheel para lançar a aeronave, e depois, quando esta fosse pousar, você poderia absorver essa energia durante o pouso e reutilizá-la novamente.
http://en.wikipedia.org/wiki/Regenerative_braking
Seria algo parecido com o link acima. Tal tecnologia de aproveitar a energia do freio para propulsionar novamente o objeto é usada em carros e metros. Você estaria apenas adaptando-a para uso em Naes.
Bem, achei essa teoria muito interessante. Poderia representar o fim de catapultas convencionais dentro de algumas décadas na USN.
Abraços
César
Antes de ontem(dia 30) vi uma palestra do professor Hamid Toliyad, da Universidade americana Texas A&M, aqui na UFSC, sobre um dispositivo de armazenamento de energia conhecido como Flywheel.
Ao que entendi, um Flywheel seria um sistema(disco, esfera ou qualquer objeto) que seria rotacionado, armazenando assim energia cinética. Essa energia cinética seria revertida, quando necessário, em energia elétrica e vice-versa. As vantagens de um flywheel em relação as baterias é a capacidade de liberar e receber energia muito mais rapidamente, baixo peso e a possibilidade de ser possível saber quanta energia ele carrega apenas ao olhar o número de RPM(pois sua energia só depende de sua inércia e de sua velocidade angular, de acordo com a fórmula K.E= 1/2.I.w^2, onde K é uma constante, I é inércia e w é a velocidade angular).
Eis uma matéria sobre isso no Wikipedia:
http://en.wikipedia.org/wiki/Flywheels
Tá, nesse ponto vocês podem estar se perguntando o que essa coisa toda tem haver com Naes americanos.
Ocorre que um dos grandes patrocinadores das pesquisas do professor Hamid no Texas é, justamente, a U.S Navy. Na realidade é a maior patrocinadora. E portanto ele se dedica a possívels aplicações militares de flywheels para a Marinha.
Pois bem, existe uma grande sorte de possível aplicações. As principais eram duas:
Capacidade de armazenamento e rápido fornecimento de energia para a propulsão de "Class D steath Destroyer- DDX"(não sei que navio que é esse, me parece os futuros navios steath da USN), que iria necessitar de pelo menos 30 Mega watts para uma das hélices(já que ele tem duas, seriam necessários 60 MW, uma potência tremenda) .
Armazenamento e liberação de energia para o funcionamento de uma catapulta movida a motor de indução, para o lançamento de aeronaves.
É nessa segunda aplicação que irei me concentrar, pois achei muito interessante.
Os planos da Marinha americana é acabar com as atuais catapultas a vapor usadas em Naes convencionais(como, por exemplo, a catapulta do nosso Nae, o A-12 São Paulo). Para tal, pretendem criar as tais catapultas movidas por motor de indução eletromagnética.
Um link do Wikipedia para motores de indução/motores elétricos:
http://en.wikipedia.org/wiki/Induction_motors
De forma que a energia possa ser redirecionada de forma rápida, a USN pretende utilizar os nossos amigos Flywheels para armazenamento desta energia(como já disse, Flywheels são capazes de receber e enviar energia mais rapidamente que baterias, além de serem mais leves). A efeciência deles está em torno de 85% a 90%.
http://en.wikipedia.org/wiki/Flywheel_energy_storage
Flywheel Energy Storage (FES) works by accelerating a rotor to a very high speed and maintaining the energy in the system as inertial energy. Commercially available FES systems are used for small uninterruptible power systems. The rotors normally operate at 4000 RPM or less and are made of metal. Advanced flywheels are made of high strength carbon-composite filaments that spin at speeds from 20,000-100,000 RPM in a vacuum enclosure. Magnetic bearings are necessary as speeds increase to reduce friction found in conventional mechanical bearings. Quick charging is done in less than 15 minutes. Long lifetimes of most flywheels, plus high energy (~ 130 Wh/kg) and high power are positive attributes. The round trip energy efficiency of flywheels can be as high as 90%. Since FES can store and release power quickly, they have found a niche providing pulsed power.
O maior problema em se utilizar um motor de indução e flywheels para lançar uma aeronave seria a altíssima energia necessária para fazer isso acontecer. Por exemplo, os estudos feitos mencionavam que, para lançar uma aeronave de 25T a 100m/s através da pista de lançamento, seria necessária uma energia estonteante de 152MWh em poucos segundos.
Seriam necessários 16 flywheels avançados para lançar um único avião. Se a US Navy quiser manter a sua capacidade de lançar todas as aeronaves de um NAe, durante uma situação de emergência, seriam necessários centenas e centenas de flywheels.
Para recuperar a energia dos Flywheels algo legal que o professor mencionou é um sistema que pretende usar a energia absorvida durante os pousos das aeronaves e transformá-la em energia para "recarregar" o Flywheel de energia cinética.
Ou seja, você reciclaria a energia. Usaria o Flywheel para lançar a aeronave, e depois, quando esta fosse pousar, você poderia absorver essa energia durante o pouso e reutilizá-la novamente.
http://en.wikipedia.org/wiki/Regenerative_braking
Seria algo parecido com o link acima. Tal tecnologia de aproveitar a energia do freio para propulsionar novamente o objeto é usada em carros e metros. Você estaria apenas adaptando-a para uso em Naes.
Bem, achei essa teoria muito interessante. Poderia representar o fim de catapultas convencionais dentro de algumas décadas na USN.
Abraços
César
