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Converter calor dos gases de escape em eletricidade

O “Exhaust2Energy” promete reduzir a emissão de gases e otimizar a performance elétrica dos carros do futuro
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Um projeto coordenado pela Universidade do Minho, com a participação da Universidade do Porto e do Instituto Superior Técnico, está a desenvolver um sistema inovador de recuperação da energia perdida no escape dos automóveis para produção de eletricidade, algo que é especialmente atrativo nos automóveis híbridos. As multinacionais Honda (Japão) e BorgWarner (EUA) já demonstraram interesse na tecnologia.

Os desenvolvimentos recentes em materiais termoelétricos com rendimentos muito superiores têm renovado o interesse do uso destes geradores em recuperação de calor para automóveis e processos industriais com elevadas perdas de energia térmica. Intitulado ‘Exhaust2Energy’, este projeto “propõe um gerador termoelétrico de desenho inovador baseado em permutadores de calor com baixa resistência térmica entre a fonte de calor e o dissipador”, explica o coordenador Francisco Brito, do Centro de Tecnologias Mecânicas e Materiais da UMinho.

 Os maiores obstáculos para a adoção de geradores termoelétricos em escapes de motores são as suas limitações na temperatura e na potência, para além do custo. A equipa de investigação sugere uma solução inovadora para controlo passivo, mas fiável, da temperatura de transferência de calor, permitindo controlar a temperatura de funcionamento destes geradores e maximizar o seu rendimento em situações com elevada variação do regime de funcionamento do motor, como os ciclos de condução urbana. A energia elétrica é convertida por módulos termoelétricos “recorrendo a um buffer, com mudança de fase. Desta forma, este conceito elimina os problemas dos protótipos atuais, que necessitam de sistemas by-pass para evitar o sobreaquecimento em alta potência”, adianta.

A tecnologia proposta promete trazer importantes benefícios no futuro do setor automóvel, na medida em que “esta energia pode ser aproveitada em qualquer veículo, pois todos necessitam de produzir energia elétrica a bordo”, realça Francisco Brito, acrescentando que “atualmente a energia elétrica é produzida pelo alternador, que retira potência ao motor, prejudicando o seu consumo e a emissão de gases poluentes”. Nesse sentido, o cientista acredita que este sistema irá “reduzir ou mesmo eliminar o alternador, além de permitir no futuro uma maior substituição de componentes mecânicos (bombas, direção assistida, ar condicionado) por outros elétricos mais eficientes, melhorando globalmente a eficiência dos automóveis”. Por exemplo, será possível ter um ar condicionado elétrico que funcione com a eletricidade acumulada ao longo da condução mesmo quando o motor está parado em modo ‘start-stop’.

 A cerca de dois anos do término do projeto financiado no âmbito do Compete 2020, é possível afirmar que a relevância industrial é elevada e os resultados já alcançados são promissores. “A tecnologia também pode ser aplicada em processos industriais, tornando-os mais eficientes energeticamente”, destaca o professor da Escola de Engenharia da UMinho. O grupo conta com a colaboração das empresas Energest e European Thermodynimics, especializadas no desenvolvimento de permutadores de calor e tecnologias termoelétricas, respetivamente. Além destas entidades, as equipas de investigação das multinacionais Honda (Japão) e BorgWarner (EUA) demonstraram interesse no conceito.

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