"Pesquisamos em nível de sistema"

TH Lübeck - uma infraestrutura de recarga totalmente planejada

A revolução energética é descentralizada e está ocorrendo nas redes de distribuição. O "Department for Electromobility and Power Electronics" (Departamento de Eletromobilidade e Eletrônica de Potência) da Universidade Técnica de Ciências Aplicadas de Lübeck (TH Lübeck) está pesquisando como as infraestruturas de carregamento podem ser integradas a elas. O resultado de seu trabalho é uma estação de carregamento rápido com capacidade de carregamento de até 1 MW. Essa é uma pesquisa orientada para a aplicação em um nível sem paralelo na Europa. Isso é possível por meio de parcerias com empresas industriais, como a EPLAN. Conversamos sobre isso com o professor Roland Tiedemann e Clemens Kerssen.

Professor Tiedemann, a revolução energética está avançando mais rápido do que o previsto, e o mix de energia está mudando. As empresas também precisam estar preparadas para isso. Qual é a situação atual?

Roland Tiedemann: Há um problema geral que enfrentamos quando se trata da revolução energética - armazenar a energia. Até o momento, tem sido dada pouca atenção a essa questão central. O país está praticamente coberto de parques eólicos e solares, mas há um limite para o que podemos fazer. Ainda há um longo caminho a percorrer. Em nosso projeto de pesquisa, portanto, sempre vemos a revolução energética em paralelo com o tema da eletromobilidade. Por que isso acontece? Tiedemann: A eletromobilidade é importante por dois motivos: primeiro, como consumidor e, segundo, como meio de armazenamento. No momento, não podemos nem mesmo fornecer a energia que seria necessária para uma mudança geral para a eletromobilidade - nossas redes de eletricidade simplesmente não têm esse tipo de capacidade. O outro aspecto importante é que os veículos elétricos também podem funcionar como um meio de armazenamento, mas ainda estamos muito longe de onde precisamos estar.

Depende muito da tecnologia de armazenamento, então?

Clemens Kerssen: Com certeza. É nisso que estamos nos concentrando aqui no Departamento de Eletromobilidade e Eletrônica de Potência. Em nossa opinião, quando pensamos em eletromobilidade, também estamos olhando para a tecnologia de armazenamento. Nosso fornecimento de energia costumava ser centralizado, mas agora está cada vez mais descentralizado - por exemplo, com parques eólicos, painéis solares, biogás etc. - e o mesmo se aplica aos consumidores. - e o mesmo se aplica aos consumidores. A interação entre a eletromobilidade, a tecnologia de recarga, o fornecimento de energia descentralizado e o armazenamento de energia é, portanto, uma questão central para a revolução energética.

Quem exatamente ainda está correndo atrás?

Kerssen: Para simplificar, todos. Todos nós estamos fazendo algo em algum lugar, mas estamos perdendo o panorama geral. Temos problemas com relação à tecnologia, à padronização, à legislação e à disponibilidade. Há um grande número de questões que ainda não foram totalmente abordadas. Além disso, muitas empresas estão agindo por conta própria para colocar no mercado suas próprias soluções, específicas do fabricante. Do nosso ponto de vista, isso é contraproducente e não favorece a revolução global da energia e da mobilidade. Nós mesmos sentimos as fraquezas do sistema pela primeira vez como resultado da guerra na Ucrânia. Na verdade, o armazenamento deveria ter sido incluído na revolução energética desde o início. Afinal, sempre se soube que teríamos que mudar da geração contínua baseada em usinas de energia, por exemplo, para a geração esporádica baseada em parques eólicos e instalações solares, por exemplo. Temos que criar uma distribuição de carga - e isso significa armazenamento.

Qual é a questão específica que você está buscando em seu projeto de pesquisa?

Kerssen: Estávamos interessados em saber como seria possível criar uma tecnologia de carregamento rápido de alto desempenho para veículos elétricos, porque os motores de combustão ainda têm a vantagem fundamental de levar apenas alguns minutos para abastecer. Também percebemos que, para atingir uma alta capacidade de carregamento, precisaríamos de armazenamento intermediário em nossa rede elétrica. Caso contrário, a rede ficará sobrecarregada à noite, quando todos estiverem carregando seus carros. Foi assim que começou o nosso projeto de pesquisa Power 400, que nos levou a desenvolver sistemas de carregamento rápido de alto desempenho com armazenamento intermediário integrado.

E como é a sua solução atual?

Tiedemann: Produzimos o protótipo de uma estação de carregamento rápido de CC e, teoricamente, podemos carregar com um Megawatt em um único ponto de carregamento. Isso nos coloca à frente da concorrência em nível europeu. A título de comparação, um Megawatt é o que eles usam para carregar submarinos em Kiel. Nossa tecnologia de CA é baseada em um conceito modular. Temos um sistema mestre-escravo, no qual um único mestre pode ser usado para controlar e adaptar facilmente várias unidades escravas diferentes. Como resultado, não precisamos implementar um plano padrão completo imediatamente, mas podemos esperar e ver o grau de utilização do parque de recarga. Nossos sistemas já foram projetados para armazenamento em buffer. No momento, estamos usando o armazenamento de bateria elétrica, mas também estamos trabalhando em uma combinação com a tecnologia de célula de combustível.

Quanto do seu trabalho, ou do trabalho da TH Lübeck, foi dedicado a esse desenvolvimento?

Kerssen: Tudo - e muito, muito mais (ele ri). Como dizemos aos nossos alunos, esse projeto abrange tudo o que você aprenderá ao estudar engenharia elétrica ou TI. Construímos o hardware, programamos o software e assumimos a fabricação da placa de circuito se não houver uma placa de circuito padrão disponível. Nosso sistema tem uma interface com o sistema de gerenciamento de bateria, apresenta um sistema de gerenciamento de energia e está pronto para fazer interface com a rede e se comunicar com a bateria ou com as células de combustível. Integramos tudo, desde o sistema de pagamento até a conexão com a rede, e podemos até mesmo implementar a bidirecionalidade - portanto, no que nos diz respeito, estamos prontos para começar.

Então, ao final do projeto, haverá uma estação de recarga com seu nome?

Tiedemann: Não necessariamente. O importante é que tenhamos um produto que possa atender ao desafio atual e que estejamos o mais abertos possível a várias perspectivas. Vamos lançar esse produto primeiro e ver como o campo reage e como ele se desenvolve. Algumas empresas de energia querem fornecer uma infraestrutura de recarga em nível nacional e as bases para isso já foram lançadas, mais ou menos, mas sem fazer nenhuma análise de localização. Essa é uma grande lacuna.

Quem se beneficiará de sua riqueza de conhecimento?

Tiedemann: Estamos no estágio de protótipo e agora temos que encontrar parceiros do setor para lançar o produto no mercado. Com a experiência que adquirimos com esse processo, poderíamos otimizar ainda mais as questões e criar um ciclo de desenvolvimento que vai da pesquisa à produção e ao mercado. O campo do fornecimento descentralizado de energia e da tecnologia de carregamento representa um mercado enorme.

Quando se tratou da implementação técnica, você contou com o apoio do setor industrial. Por que isso aconteceu?

Kerssen: Não trabalhamos de forma isolada - queremos desenvolver uma solução tecnologicamente viável e escalável. Essa é a ponte para a EPLAN e a Rittal. Conseguimos construir nosso protótipo profissionalmente usando componentes padronizados. O ponto de recarga, o sistema de pagamento, a distribuição de energia e, é claro, o LVDB estão instalados em sistemas de paineis e componentes da Rittal, e foram projetados para se basearem nas soluções de software EPLAN Electric P8 e EPLAN Pro Panel. Além disso, muitos dos componentes usados para a infraestrutura de carregamento já estão disponíveis como conjuntos de dados no EPLAN Data Portal. Podemos praticamente mapear mais de 80% da eletromobilidade usando soluções padrão da EPLAN e da Rittal.

Tiedemann: Essa profissionalização também é boa para nossa pesquisa. Como professor, a EPLAN torna muito mais fácil para mim explicar nosso hardware para os alunos, para que eles possam aprender como um sistema de carregamento ou um motor elétrico é construído, por exemplo. Esse é um grande passo à frente.

Então, o que há de novo em sua abordagem?

Tiedemann: Há algumas áreas de foco que nos destacam. Em primeiro lugar, nosso objetivo é praticar a pesquisa de forma holística em nível de sistema. Especificamente em relação à geração de energia, isso abrange a conversão, o transporte, o armazenamento e o consumo. Como resultado, uma grande rede composta pelo setor, por parceiros e pela pesquisa é importante para nós. Não queremos apenas desenvolver algo para ser guardado em uma gaveta, mas sim resolver problemas reais em colaboração com o mundo dos negócios e nossa rede de parceiros. Se os componentes necessários não existirem, nossos parceiros no setor de pesquisa básica nos ajudarão.

Kerssen: O que nos diferencia é que trabalhamos de forma dinâmica em nosso departamento, e todos em pé de igualdade. Como resultado, o que importa é a melhor ideia, não o cargo ou o nome. Há muitas pessoas que falam sobre o que poderia ser feito, mas nós realmente fazemos isso e podemos dizer: "Aqui está a solução".