Um projeto desenvolve novos materiais biobasados e ferramentas preditivas para melhorar a resistência à erosão em pás eólicas
A erosão que provoca a chuva no bordo de ataque das pás é um dos maiores desafios tecnológicos a que se enfrenta atualmente a indústria eólica. Afeta tanto aerogeradores terrestres como marinhos e intensifica-se especialmente com a chegada das pás de nova geração, mais longas e com maior velocidade, o que incrementa a agressividade do impacto de gotas, partículas e granizo. Este dano provoca uma perda de eficiência aerodinâmica e, em consequência, uma redução significativa da produção energética anual, além de elevados custos de inspeção e reparação.
Os sistemas comerciais de proteção do bordo de ataque (LEP) das pás, habitualmente formulados com poliuretanos de origem petroquímica, já não oferecem o desempenho que exige a nova geração de turbinas. A isso soma-se uma pressão crescente por parte do setor para avançar para materiais com menor pegada ambiental, mais sustentáveis e alinhados com os princípios de economia circular. Esta combinação de fatores levou fabricantes e operadores a demandar soluções inovadoras que incrementem a durabilidade, reduzam os custos de manutenção e contribuam para melhorar a sustentabilidade do ciclo de vida das pás.
Neste contexto, a empresa Aerox, a Universidade CEU Cardenal Herrera (CEU UCH) e AIMPLAS trabalham no âmbito do projeto RENEWEDGE num novo sistema LEP composto por uma massa e um revestimento polimérico formulados com matérias-primas provenientes de fontes renováveis. O projeto investigará o potencial dos biopolioléis para substituir total ou parcialmente os componentes tradicionais de origem fóssil, procurando alcançar propriedades mecânicas, elastoméricas e de resistência equivalentes ou superiores às atuais. Para isso, analisar-se-á com detalhe a relação entre a estrutura química do biopoliol e o comportamento final do revestimento, com o objetivo de assegurar uma solução competitiva a nível técnico, económico e ambiental.
“Atualmente não existe nenhum sistema LEP biobasado disponível comercialmente que cumpra com os exigentes requisitos da indústria eólica. Com RENEWEDGE damos um salto para uma nova geração de sistemas de proteção do bordo de ataque. O nosso objetivo é formular um LEP biobasado que iguale ou melhore o desempenho das soluções atuais, mas com um enfoque claro na sustentabilidade e na durabilidade que exige o futuro do setor eólico”, destacou Asta Sakalyte de Aerox, que coordena o projeto.
Uma ferramenta preditiva para o setor eólico
Um dos componentes mais inovadores do projeto é o desenvolvimento de uma ferramenta computacional capaz de prever de forma fiável a progressão do dano por erosão durante a vida útil das pás. Este sistema combinará a modelação física tradicional do impacto de gotas com técnicas de análise de dados topológicos (TDA) para extrair e descrever a evolução geométrica do dano a partir de ensaios experimentais. A isso somar-se-ão modelos de Machine Learning treinados com estas métricas, o que permitirá corrigir estimativas e antecipar pontos críticos do material. Este enfoque híbrido proporcionará uma solução preditiva que permitirá planear operações de manutenção, otimizar o desempenho das pás e reduzir a incerteza na sua exploração.
Tal como afirmou Fernando Sánchez, diretor do Instituto de Design, Inovação e Tecnologia (IDIT) na CEU UCH e IP de RENEWEDGE, “o projeto permite-nos avançar numa linha chave para a indústria: estimar a progressão real do dano por erosão. A combinação de dados experimentais com técnicas de Topological Data Analysis e Machine Learning oferece uma oportunidade única para melhorar a previsão do comportamento dos materiais em condições reais.”
A investigação também inclui uma análise integral dos materiais e processos implicados no desenvolvimento do novo sistema LEP com o objetivo de garantir não só as suas prestações técnicas, mas também o seu alinhamento com os princípios de sustentabilidade. Este trabalho incluirá a avaliação do impacto ambiental mediante análise de ciclo de vida, o estudo da viabilidade económica através da análise do ciclo de custos e a valorização do impacto social associado ao uso dos novos materiais. Do mesmo modo, e seguindo as diretrizes estratégicas da União Europeia, o projeto contempla a realização de um estudo teórico do passaporte digital do produto, orientado a assegurar a sua rastreabilidade e facilitar a sua futura integração num mercado mais transparente e regulado.
“Queremos assegurar que o novo sistema LEP se desenvolva sob critérios SSbD desde o início e em avaliar o seu impacto ambiental. Além disso, trabalhamos na documentação necessária para o seu passaporte digital, que será fundamental para a sua integração num futuro mercado mais rastreável e regulado”, concluiu Maria Llàcer, investigadora em Economia Circular na AIMPLAS.
O avanço em materiais biobasados e ferramentas de previsão permitirá aos fabricantes de pás dispor de soluções mais duradouras e respeitadoras do meio ambiente. Os operadores poderão reduzir os custos associados à manutenção e paragens não programadas, enquanto os desenvolvedores de parques eólicos contarão com uma maior segurança no planeamento de investimentos. Além disso, o enfoque proposto facilitará uma melhor gestão da vida útil das turbinas, contribuindo para uma geração de energia mais fiável e sustentável.
Do mesmo modo, cabe destacar que esta iniciativa conta com o financiamento do Instituto Valenciano de Competitividade e Inovação (IVACE+i), através do programa de Projetos Estratégicos em Cooperação na sua convocatória de 2024, e os fundos FEDER.
