O aquecimento global está aumentando dia a dia e deve ter um efeito devastador de longo alcance, duradouro no planeta Terra. Para combater a situação, várias empresas estão fazendo sua parte. Aerostrovilos Energy, o IIT-Madras incubado start-up automotivo entrou no movimento em 2017 com a ideia de desenvolver turbinas a gás que são usadas principalmente para propulsão aeroespacial ou grande geração de energia de dezenas a centenas de MWs. As turbinas a gás são os dispositivos de queima mais limpos que podem se adaptar a uma variedade de combustíveis, criando assim um ecossistema de carbono neutro com a ajuda de biocombustíveis.
Curiosos para saber sobre a empresa e como suas soluções são eficazes para reduzir o impacto no meio ambiente, conversamos com Rohit Grover, cofundador e CEO da Aerostrovilos Energy. Enquanto cursava o Bacharelado e o Mestrado em Engenharia Aeroespacial, Rohit se interessou profundamente pela tecnologia e entendeu que há uma grande lacuna no desenvolvimento da tecnologia de motores a jato na Índia. Ele queria ser o pioneiro e trabalhar para trazer mudanças na tecnologia dos motores a jato.
Tirando um tempo de sua agenda lotada, Rohit compartilhou a ideia por trás do início da empresa, estilo de trabalho, história de sucesso da Aerostrovilos Energy e muito mais com a equipe CircuitDigest.
P. 'Aerostrovilos Energy' é conhecida por fabricar a primeira turbina a gás local da Índia para geração de energia. Como foi sua jornada para fazer isso?
Começamos esta empresa em 2017 com uma pequena equipe de três pessoas e agora expandimos para uma equipe multidisciplinar de 10 membros agora, com muitos deles do IIT Madras e outros IITs também. Agradecemos o imenso apoio que recebemos dos laboratórios do IIT Madras, nomeadamente o NCCRD que é o maior centro de investigação do mundo para esta tecnologia. Também tivemos a sorte de poder ser incubados na célula de incubação do IIT Madras, classificada como a melhor do país por suas startups de tecnologia profunda. Inicialmente, começamos com o desenvolvimento de uma máquina de 20 kW que girava em torno da compra de alguns dos componentes e do teste de nossos componentes IP existentes. Daqui para frente, entramos em um desenvolvimento nativo completo de um sistema de 100 kW do princípio.
P. Por favor, esclareça as concessões que a Aerostrovilos Energy tem. Quão útil o IITM provou ser?
Tivemos a sorte de receber apoio financeiro como uma doação da Bharat Petroleum como parte de seu Projeto Ankur para o desenvolvimento de nosso produto. Também pudemos adotar a tecnologia do laboratório NCCRD em Combustão de Turbina a Gás que torna nosso sistema muito melhor do que qualquer tecnologia de turbina existente. Além disso, somos gratos por obter o apoio da célula de Incubação para financiamento, conexões com investidores, mentores e outras instalações legais e de CS.
P. Conte-nos algo sobre o LX-101, o microgerador de turbina a gás de 100 kW. Quais são as principais aplicações dessas turbinas?
Hoje, as Micro Turbinas para nível de potência de 100kWsão usados em operações de energia contínua fora da rede, como plataformas de petróleo, energia descentralizada e cogeração industrial. Essas aplicações normalmente têm uma rede não confiável, o que torna as turbinas extremamente confiáveis como uma solução perfeita. Possui requisitos de operação e manutenção extremamente baixos. No entanto, devido ao custo de capital extremamente alto, normalmente 10 vezes mais do que um gerador a diesel, ele não foi usado como energia reserva, mas apenas como energia principal, portanto, tem uma participação de mercado muito pequena. No início de 2010, quando os custos da bateria eram altos; os geradores de turbina foram testados como extensores de alcance por muitas empresas e não passaram para uma escala de produção devido ao alto custo. Agora, com nossa inovação,somos capazes de reduzir a necessidade de material para a categoria menos exótica e automotiva e, assim, reduzir o custo ao mesmo nível que a tecnologia de motor diesel existente. Isso agora pode permitir que ele encontre aplicações no mercado de geradores Diesel e EV.
P. Como essas turbinas de micro gás flexível (MGT) funcionam? Qual é o seu significado?
As Micro Turbinas a Gás são semelhantes à tecnologia Jet Engine que alimenta uma aeronave ou grandes usinas de energia baseadas em Turbinas a Gás que abastecem nossas cidades. Estas são uma versão miniaturizada do mesmo. Enquanto o maior pode ir de alguns megawatts a centenas de megawatts, a microturbina tem um alcance de 20-200 quilowatts.
A tecnologia principal é a mesma que usa o ciclo de Brayton, onde o ar que entra é comprimido a uma pressão mais alta, queimado em uma câmara de combustão e expandido em uma turbina para criar a potência do eixo que pode ser usada para operar um gerador. Ao contrário das turbinas maiores, as microturbinas podem ser totalmente isentas de óleo. Em princípio, as micro turbinas são flexíveis em termos de combustível, o que requer algumas modificações em uma câmara de combustão para diferentes combustíveis. No entanto, com nossa tecnologia única de câmara de combustão, também não precisamos fazer isso. Para combustível líquido ou gasoso, uma pequena mudança na linha de combustível é necessária para selecionar o combustível e a mesma máquina pode funcionar com diferentes variedades de combustíveis a partir de GNV, GLP, diesel, gasolina, biogás, biodiesel, etc.
As turbinas, ao contrário dos conjuntos DG, queimam o combustível completamente como um queimador de GLP em nossos fogões de cozinha e têm muito poucas emissões de poluentes. Os níveis de emissão são 20-30 vezes mais baixos do que o BSVI mais rigoroso também. Eles são 5 vezes menores em tamanho e 8 vezes mais leves do que um motor a diesel para o mesmo nível de potência.
P. Como as Micro Turbinas a Gás (MGT) podem ser usadas em Automóveis? Que vantagens tem sobre os motores IC e EVs?
As microturbinas a gás já foram testadas anteriormente no veículo, mas foram mecanicamente acopladas ao trem de força para impulsionar o veículo. Porém, no caso atual, eles estarão produzindo energia elétrica e serão utilizados para alimentar o motor elétrico de um VE. Isso é semelhante a um EV híbrido série, onde temos um gerador a bordo, que neste caso será um gerador de turbina. Essencialmente, será um EV na frente com um trem de força EV, e com 90% da bateria substituída por um gerador MGT adequado.
Os geradores MGT têm várias vantagens sobre os motores IC. Em princípio, eles são flexíveis em termos de combustível e podem funcionar com uma variedade de combustíveis líquidos e gasosos, incluindo biocombustíveis. Eles são 8 vezes mais leves e 10 vezes compactos do que um ICE, quase zero de vibração e o ruído pode ser facilmente contido com um gabinete. A tecnologia adequada para a combustão que estamos introduzindo chamado magros resultados de injeção direta de emissões significativamente mais baixas de poluentes e com melhor eficiência, CO 2 pegada também vem para baixo significativamente. O ICE tem um período de manutenção de 500 horas (30.000 km) e uma vida de 10.000 horas (6.00.000 km), enquanto as turbinas terão um ciclo de manutenção de 10.000 horas e uma vida útil de 40.000 horas, que é muito maior do que o ICE.
As vantagens sobre um VE tornam-se gigantescas quando se considera os veículos comerciais pesados que são necessários para transportar mercadorias por longas distâncias. As limitações atuais na tecnologia de bateriaem densidade e alcance limitam seu uso neste segmento de veículos e é aqui que as turbinas desempenharão um papel importante no futuro e seriam a tecnologia de referência para este segmento por muitas décadas. Hoje, existem métodos de fabricação disponíveis que podem permitir que as turbinas sejam produzidas a granel e aqui, nossa tecnologia LDI desempenha um papel importante na redução do CapeX para a turbina e em geral para o Veículo Elétrico de Turbina (TEV), de modo que o CapEx estará em pé de igualdade com um ICE. Além disso, com um trem de força elétrico, pode dar uma melhor economia e resultar em OpeX quase no par com EV com combinação de GNV e diesel. As baterias têm uma vida limitadade cerca de 8 lakh km, enquanto a turbina pode continuar a funcionar por 3-4 vezes. Finalmente, a vantagem da flexibilidade do combustível resulta na capacidade de usar diesel, gasolina, infraestrutura de GNV e, posteriormente, mudar para o bioetanol e o biodiesel pode ser feito sem problemas.
P. Esses MGTs são compactos o suficiente para caber em automóveis? Como o desempenho seria comparado a um EV?
As turbinas cabem facilmente em um veículo, pois são mais leves do que o ICE. Como eu disse antes na frente, é como um EV e movido por um motor elétrico. A turbina fornece a principal fonte de energia para esses motores com uma pequena bateria que será usada para certa energia extra para aceleração rápida ou será carregada durante a frenagem.
P. O foco principal em EVs é por seus benefícios ambientais. MGT pode competir com EVs em termos de poluição do ar?
Sim absolutamente! O setor em que estamos nos concentrando é o de veículos pesados e eles são os maiores culpados pela poluição, e a tecnologia de bateria pode exigir mais 20 anos globalmente para alcançar as economias desenvolvidas e talvez muito mais do que na Índia. Portanto, se compararmos isso a um caminhão ICE existente que permaneceria o mesmo pelos próximos 30-40 anos, podemos dar saltos na redução das emissões. Também estamos apostando em CNG e combustíveis à base de biocombustíveis, juntamente com a eletrificação, como parte do plano do governo para energia futura para reduzir as emissões. Aqui estão alguns números para sua referência para um caminhão / ônibus.
em relação ao ICE- 100 toneladas de CO 2; 50 toneladas de CO e NOx, redução de 10 toneladas de PM anualmente.
wrt to EV (considerando a grade com sua pegada de carbono) - 50 toneladas de CO 2 anualmente
P. Os automóveis com motor MGT serão mais econômicos do que o motor IC?
Sim, o custo do combustível pode cair significativamente em até 3 vezes com o uso misto de diesel e GNV em comparação com o ICE.
P. Você já testou suas turbinas automotivas? Que desafios você espera no processo?
Ainda não testamos nossas turbinas com um veículo e, para isso, estamos trabalhando em estreita colaboração com alguns OEMs que estão no segmento de veículos comerciais. Estaríamos fornecendo a eles a máquina. O desafio que poderíamos enfrentar seria a integração da tecnologia com sua plataforma. Além disso, certos desafios do lado regulatório podem existir em termos de subsídio e abatimento do GST, etc. As turbinas são mais limpas do que o gelo e também deveriam ser subsidiadas. Outras nações fornecem subsídios para veículos com um novo conceito, como um híbrido. Isso precisa ser feito aqui também.
Q. MGTs flexíveis de combustível se tornarão o principal na substituição dos conjuntos DG existentes para a energia de reserva. Até que ponto isso é verdade?
É um cenário plausível. As turbinas existem desde os anos 40-50. Eles substituíram os motores de pistão, devido à sua confiabilidade e desempenho superiores, e com certas inovações que estamos trazendo; eles certamente podem fazer o mesmo para aplicações terrestres, incluindo aparelhos DG. O USP da turbina está em sua flexibilidade de combustível ou capacidade de operar com baixo valor calorífico ou combustíveis sujos, como biogás, gás de síntese, etc., aos quais os ICEs lutam para se adaptar. Uma vez que a fabricação baseada em volume é estabelecida para turbinas a gás usando os materiais mais baratos existentes e padrões de fabricação que são usados para fazer um componente tipo turbina chamado Turbocompressor, eles podem competir com conjuntos de DG em vários aspectos que incluem eficiência, confiabilidade, emissões, etc..
P. Sua empresa reduziu o custo inicial de microgeradores de turbina a gás em 10 vezes. Como isso foi possível? Que dificuldades você enfrentou?
Alguns de vocês podem saber sobre o Turbocompressor. Estes são semelhantes a um MGT em termos de construção e princípio. Eles são produzidos a granel e são usados com ICEs funcionando a diesel para melhorar seu desempenho. Eles são fabricados em massa usando materiais mais baratos e processos de fabricação bem estabelecidos. Pretendemos usar o mesmo processo para fazer nossos MGTs e o problema aqui é nossa tecnologia LDI que agora torna possível usar esses processos para fazer um MGT.
Tivemos que pensar a partir do primeiro princípio e entender por que as turbinas a gás não podem ser mais baratas e o que as impede de ser assim e percebemos que era a seleção de materiais exóticos que entra nas máquinas de aviação. Mas para a aplicação automotiva com certas mudanças em nossa região de combustor, tivemos sucesso em reduzir as temperaturas que não exigiam mais o uso de materiais exóticos e processos de fabricação adotados para turbinas de aviação ou motores a jato.
P. Quais são os outros produtos tecnologicamente avançados que serão fabricados por sua empresa?
A primeira linha de produtos que estamos planejando é uma linha de produtos de 120 kW para aplicações em veículos comerciais pesados. Posteriormente, apresentaremos produtos adequados para diferentes segmentos de veículos comerciais com níveis de potência variando de 20kW a 200kW. Para o mercado de geradores, usaremos os mesmos produtos e começaremos a combiná-los, podendo oferecer capacidade de até 1 MW para geração distribuída de energia que utiliza combustíveis mais limpos como gás natural, biogás ou gás de produção. Com o tempo, estaremos trazendo mais inovações em nossa tecnologia para vários subsistemas que estamos importando.