Motivados pela necessidade de eliminar ímãs de terras raras caros em turbinas eólicas de acionamento direto em escala de utilidade, os pesquisadores do Sandia National Laboratories desenvolveram um tipo fundamentalmente novo de contato elétrico rotativo. A Sandia está agora pronta para fazer parceria com a indústria de energia renovável para desenvolver a próxima geração de turbinas eólicas de acionamento direto.
A tecnologia Twistact da Sandia adota uma nova abordagem para a transmissão de corrente elétrica entre uma estrutura estacionária e rotativa, ou entre dois conjuntos rotativos com diferentes velocidades ou direção de rotação, ideal para aplicação em turbinas eólicas.

"O Twistact se originou ao nos fazermos algumas perguntas realmente desafiadoras", disse Jeff Koplow, cientista e engenheiro de pesquisa da Sandia. "Sabíamos que poderia mudar o jogo se pudéssemos encontrar uma maneira de contornar a vida útil limitada dos contatos elétricos rotativos convencionais."

"Comecei a pensar que talvez nem toda arquitetura de contato elétrico rotativo concebível tenha sido pensada ainda", disse Koplow. "Passamos muito tempo considerando se havia outra maneira plausível."

A inovação resultante, Twistact, usa um dispositivo de contato rolante puro para transmitir corrente elétrica ao longo de um caminho de resistência ultrabaixa. A tecnologia se mostra benéfica na redução de custos, melhorando a sustentabilidade e reduzindo a manutenção.

Eliminar a dependência de metais de terras raras

A maioria das atuais turbinas eólicas em escala de utilidade dependem de ímãs de terras raras, disse Koplow. Esses materiais têm um alto custo inicial e são vulneráveis ​​às incertezas da cadeia de suprimentos.

Em 2011, por exemplo, houve uma crise na cadeia de suprimentos de materiais de terras raras que fez disparar o preço do neodímio e do disprósio, os dois elementos de terras raras amplamente utilizados para esses ímãs. Isso tinha o potencial de bloquear o crescimento da indústria eólica. A equipe da Sandia começou a desenvolver o Twistact na época como um hedge para proteger a crescente indústria eólica de futuras interrupções.

"Quando você considera o fato de que os metais de terras raras sempre foram escassos, que sua mineração é notória por seu impacto ambiental adverso e que aplicações concorrentes, como veículos elétricos, também estão demandando metais de terras raras, o valor proposta do Twistact fica clara", disse Koplow.

Sem custos de manutenção ou substituição

Além disso, a tecnologia Twistact da Sandia aborda dois processos de degradação física comuns a conjuntos de escovas ou anéis coletores de alta manutenção – contato deslizante e arco elétrico. Esses fatores limitantes reduzem o desempenho dos contatos elétricos rotativos tradicionais e levam a uma vida útil curta e altos custos de manutenção ou substituição.

Twistact, por outro lado, foi comprovado através de testes de laboratório para ser capaz de operar durante todo o tempo de serviço de 30 anos de uma turbina multimegawatt sem manutenção ou substituição.

Outras aplicações potenciais para a tecnologia incluem motores e geradores síncronos, ferrovias eletrificadas e torres de radar. Twistact também pode ser usado na substituição de escovas ou anéis coletores em aplicações existentes. + Explorar mais

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