Engenheiros da UT Dallas Pioneiram Pás de Turbina Eólica para Oceano Profundo

Dr. Todd Griffith, professor associado de engenharia mecânica, demonstra seu design de pá para turbina eólica flutuante offshore. Griffith está liderando uma equipe de pesquisadores da UT Dallas e colaboradores para construir um protótipo para a turbina.

A nova bolsa é parte de uma premiação de US$ 26 milhões da Advanced Research Projects Agency-Energy (ARPA-E) financiando 13 projetos para acelerar tecnologias de turbinas eólicas flutuantes offshore através do programa Aerodynamic Turbines, Lighter and Afloat, with Nautical Technologies and Integrated Servo-Control (ATLANTIS).

O Departamento de Energia estima que águas estaduais e federais ao longo das costas dos EUA e Grandes Lagos poderiam gerar o dobro da energia gerada por todas as usinas elétricas da nação combinadas. Uma das maiores barreiras para colher essa energia tem sido o alto custo de implantar turbinas eólicas em águas mais profundas, onde plataformas flutuantes são requeridas. O projeto de Griffith visa reduzir o custo e superar desafios com instalação e conexão a redes de energia existentes com cabos submarinos.

O design de turbina eólica de eixo vertical de Griffith, diferente das tradicionais turbinas eólicas de eixo horizontal de três pás, pede pás verticais em pé sobre uma plataforma que fica parcialmente acima da superfície do oceano e parcialmente abaixo. A plataforma é presa ao leito marinho com cabos, em vez de ancorada diretamente ao leito marinho, sob profundidades oceânicas de pelo menos 200 pés.

Segundo o design, as pás da turbina subiriam entre 600 e 700 pés acima da superfície do oceano, mas poderiam alcançar até 900 pés.

Griffith começou a investigar designs de turbina eólica de eixo vertical em 2009 quando era membro principal da equipe técnica e líder técnico offshore no Departamento de Tecnologias de Energia Eólica dos Laboratórios Nacionais Sandia (Albuquerque, N.M., EUA). Ele entrou na UT Dallas em 2017.

Sob a nova bolsa, a equipe da UT Dallas incluirá estudantes de doutorado, pesquisadores pós-doutorado e Dr. Mario Rotea, Chair Erik Jonsson e chefe de engenharia mecânica, que liderará o impulso de sistemas de controle do projeto. Através de um processo chamado co-design de controle, Rotea disse que trabalhará no desenvolvimento dos subsistemas requeridos para extrair a maior potência com o menor esforço da turbina, que inclui gerenciar as forças nas pás e a velocidade da turbina em condições climáticas variáveis.

A pesquisa é crítica para expandir o uso de energia eólica nos Estados Unidos, especialmente em áreas costeiras, segundo Rotea. O único projeto comercial offshore eólico da nação, que entrou online em 2016, é a Block Island Wind Farm a cerca de 4 milhas da costa de Block Island, Rhode Island.

Pesquisadores da UT Dallas estão trabalhando com a Universidade de Illinois em Urbana-Champaign e parceiros corporativos Aquanis Inc., VL Offshore e XFlow Energy.

"Para mim, esta é uma oportunidade de fazer grande pesquisa com uma grande equipe de engenharia multidisciplinar", diz Griffith. "Estamos reunindo design estrutural, aerodinâmica, sistemas de controle, sistemas flutuantes, economia e procedimentos de instalação. É um verdadeiro problema de engenharia de nível de sistema. Estou apenas entusiasmado em poder liderar este grupo incrível para reunir toda esta tecnologia para realizar a visão do programa ATLANTIS."