p Pesquisadores da Universidade de Cincinnati dizem que encontraram uma solução para um dos maiores problemas ambientais que a indústria de energia enfrenta:o consumo de água. p As usinas de energia nos Estados Unidos precisam de tanta água por ano quanto todas as fazendas do país juntas - estimados 133 bilhões de galões por dia, de acordo com números federais. Isso representa uma enorme pressão sobre os recursos hídricos e tem um impacto ambiental prejudicial.

p Mas Raj Manglik e Milind Jog, professores de engenharia mecânica na Faculdade de Engenharia e Ciências Aplicadas da UC, dizem que desenvolveram um novo sistema de refrigeração a ar para usinas de energia que não usa água, mas é quase tão eficaz quanto os sistemas de refrigeração a água.

p "Em algum momento, isso será uma crise de água - e será em breve, "Disse Manglik." Essa foi a principal motivação. Podemos tornar o resfriamento de ar significativamente mais viável para que as empresas o adotem independentemente? "??

p O projeto foi financiado por uma doação de US $ 3,4 milhões do Departamento de Energia dos EUA.

p A maioria das usinas de energia nos Estados Unidos é construída ao lado de corpos d'água para atender às demandas de seus sistemas de resfriamento. Alguma água é perdida por evaporação nas torres de resfriamento. Em outros casos, a água mais quente é bombeada de volta para os lagos, rios ou baías, que pode aumentar a temperatura ambiente, matando peixes e outros organismos aquáticos e criando proliferação de algas tóxicas. Os cientistas chamam isso de "poluição térmica".

p "A água ao redor das usinas pode ser significativamente mais quente do que o resto de um rio ou lago, "Manglik disse." Isso afeta negativamente peixes e plantas e destrói o ecossistema. "

p Os dois pesquisadores usaram seus conhecimentos em transferência de calor experimental, modelagem computacional e dinâmica de fluidos para projetar um condensador refrigerado a ar melhor para usinas de energia. Como o radiador de um carro, o condensador tem uma rede de aletas de metal especialmente projetadas pelos pesquisadores da UC para retirar o calor do ar circulado.

p Os pesquisadores da UC desenvolveram aletas de metal aprimoradas com um design geométrico exclusivo que altera favoravelmente o fluxo de ar sobre elas. Isso fornece uma convecção de calor muito melhor para o vapor de resfriamento no condensador resfriado a ar.

p "O fluxo de ar é interrompido com mais mistura e transferência de calor mais eficiente em comparação com as aletas tradicionais usadas nesses condensadores resfriados a ar, "Jog disse.

p Manglik disse que não havia um único "Eureka!" momento, mas sim melhorias deliberadas ao longo do tempo.

p "Usamos experimentação cuidadosamente controlada juntamente com modelagem computacional, "Manglik disse." A modelagem nos ajuda a entender a física. Os experimentos nos fornecem os resultados que podem ser usados ​​para otimizar o design. "

p Derramar mais calor aumenta a eficiência das usinas de energia, o que significa que eles podem produzir mais eletricidade. E uma vez que o sistema de refrigeração é mais eficaz, não precisa ser tão grande e caro para construir, eles disseram. Testes em escala laboratorial sugeriram que o sistema dos pesquisadores pode reduzir a temperatura de resfriamento dos atuais 140 graus para até 115 graus.

p Os alunos de doutorado da UC Kuan-Ting Lin e Dantong Shi testaram um pequeno protótipo em um laboratório de engenharia. Agora UC está em parceria com Taneytown, Maryland, EVAPCO da empresa em um teste de protótipo em grande escala do design nos laboratórios da empresa.

p Mas os engenheiros da UC não pararam com as aletas do condensador. Eles também estão trabalhando em uma solução para um dos maiores enigmas do setor de energia. No verão, a demanda de eletricidade normalmente atinge o pico durante a parte mais quente do dia, quando os sistemas de resfriamento de uma planta são menos eficientes.

p Os professores Jog e Manglik estão desenvolvendo um sistema melhor para pré-resfriar o ar circulado usando um dissipador de calor que captura as temperaturas mais frias à noite.

p "A segunda parte que estamos desenvolvendo é um pré-resfriador de ar com armazenamento de energia térmica, "Jog disse." Então, à noite, quando as temperaturas estão baixas, o sistema 'armazena' o frio. E isso é usado durante os horários de pico para resfriar o ar antes de ir para o condensador. "

p Os pesquisadores da UC também estão trabalhando com Babcock &Wilcox, em Lancaster, Ohio, que em 2016 adquiriu a empresa italiana SPIG especializada em sistemas de refrigeração de centrais elétricas.

p Manglik disse que as usinas refrigeradas a ar se tornarão cada vez mais valiosas em partes áridas do mundo em face da crescente industrialização e das mudanças climáticas.

p “Já está faltando água, exacerbado pela necessidade global de energia, "Precisamos de um número substancialmente grande de novas usinas se o resto do mundo começar a consumir energia na mesma taxa que fazemos nos Estados Unidos", disse Manglik.

p Os pesquisadores da UC têm trabalhado no patenteamento de suas ideias desde o envio de sua proposta de financiamento em 2015. Manglik disse que os resultados dos experimentos em grande escala terão que ser persuasivos.

p "A inércia nos sistemas de engenharia é estonteante. Você vai a uma refinaria de petróleo ou a uma planta petroquímica, e algumas das tecnologias utilizadas têm 40 ou 50 anos, "Manglik disse." Eficiência nem sempre é uma medida que importa. "

p Os dois pesquisadores colaboraram em diversos projetos de pesquisa na UC na última década.

p "Dr. Jog tem talentos especiais em física computacional e modelagem, "Disse Manglik." Eu acrescento a isso insights experimentais. Não me importo de sujar as mãos - literalmente. "

p "Acho que a sinergia faz com que funcione, "Jog disse.