SmarTHER CORE Transformers - O desenvolvimento de transformadores termicamente mais eficientes, inteligentes e flexíveis

Márcio Quintela, reponsável do projeto SmarTHER CORE TF

“O projeto SmarTHER CORE Transformers perseguiu o desenvolvimento integrado de transformadores termicamente mais eficientes, mais inteligentes e mais flexíveis. A investigação levada a cabo na instalação experimental do projeto foi um passo fundamental para a correta caracterização do sistema em estudo. Os processos de construção e de ensaio da instalação experimental contribuíram para a aquisição de todo um novo conhecimento que em muito tem contribuído para a construção de transformadores termicamente mais eficientes. O contributo do COMPETE 2020 foi essencial para o sucesso dos objetivos estabelecidos neste projeto.”

Enquadramento

Os transformadores elétricos são produtos tecnologicamente maduros. Os seus componentes mais básicos são os mesmos há décadas (circuito magnético, enrolamentos) e o seu objetivo primário passa por transmitir energia elétrica entre dois sistemas com diferentes níveis de tensão e corrente, mas à mesma frequência.

No início, a indústria dos transformadores focou os seus esforços tecnológicos no desenvolvimento de um conceito robusto, no desenvolvimento de processos de produção eficientes e no desenvolvimento de variantes a esse conceito básico. Estas últimas para segmentar o produto em função dos vários mercados ou de necessidades específicas de algumas redes elétricas.

Atualmente não se preveem alterações substanciais ao conceito tecnológico básico do produto, pelo que as atuais atividades de I&D focam-se em ganhos marginais de performance e de custo de forma a garantir competitividade. Essa competitividade hoje rege-se por mercados progressivamente liberalizados e por redes elétricas inteligentes que exigem uma operação cada vez mais otimizada dos transformadores em espectros cada vez mais largos de funcionamento dos seus parâmetros de dimensionamento.

Não obstante este contexto, os transformadores de potência são produtos customizados e a sua produção permanece bastante dependente da mão-de-obra. Uma das vantagens competitivas passa por ser capaz de desenvolver soluções que, por um lado, minimizem essa dependência e que, por outro, aumentem a capacidade de prever com crescente assertividade o funcionamento dos transformadores. Acredita-se que essa vantagem deve ser alavancada intensificando o investimento na modelização numérica detalhada do transformador e que a mesma nos pode ajudar a identificar os focos de atuação.

O Projeto

O projeto SmarTHER CORE Transformers, visa desenvolver integrada e transversalmente as capacidades (conhecimentos, metodologias e processos) que permitam a conceção e construção a curto-prazo de transformadores termicamente mais eficientes, mais inteligentes e mais flexíveis.

Eficientes porque estes transformadores comportarão soluções construtivas mais simples e que minimizarão os recursos necessários para o atingir (tempo e materiais). A capacidade de desenvolver conhecimento, teórico e prático, que suporte estas decisões é fundamental. Por isso o comportamento destes transformadores será detalhadamente modelizado recorrendo a análises numéricas conduzidas num ambiente virtual multidisciplinar que garantirá a quantificação combinada de diversos impactos. O ambiente virtual complementar-se-á com previsões de impacto ao nível dos processos industriais.

Inteligentes porque o ciclo de desenvolvimento do produto se suportará em metodologias de maior valor acrescentado (p.ex. técnicas de CAD mais inteligentes, ferramentas de previsão de temperatura multi-escala, capacidade de avaliar experimentalmente de forma mais sistemática todas as metodologias e as soluções construtivas inerentes). A performance térmica destes transformadores espera-se portanto mais controlável e mais reprodutível.

Flexíveis porque seremos capazes de adaptar a redes também elas mais inteligentes. Estas redes exigem uma exploração que se prevê mais dinâmica e otimizada.

O projeto foca-se em transformadores de potência do tipo CORE e assenta estrategicamente em 4 linhas de investigação complementares que serão conduzidas simultaneamente:

1) a modelização numérica multifísica e multidisciplinar combinada,

2) a modelização algébrica (portanto de ordem reduzida e mais simplificada),

3) as respetivas validações experimentais multi-escala e

4) a otimização do atual ciclo de desenvolvimento do produto.

Este projeto, sendo transversal, será garantido por equipas internas da EFACEC (que se reforçarão) e simultaneamente recorrerá à subcontratação dos serviços da Universidade do Porto, cujo forte histórico de colaborações conjuntas na modelização térmica de transformadores se acredita garantir tamanha dimensão de resultados na escala de tempo apresentada. O objetivo é por isso atingir resultados a curto-prazo que permitam: 1) produzir transformadores de potência do tipo CORE com um Throughput Time reduzido em 17%, 2) produzir transformadores do tipo CORE com uma performance mais repetível reduzindo o seu custo médio em 2%, 3) e prever a performance térmica deste tipo de transformadores perante perfis dinâmicos de carga.

O Apoio do COMPETE 2020

O projeto conta com o apoio do COMPETE 2020 no âmbito do Sistemas de Incentivos à Investigação e Desenvolvimento Tecnológico, envolvendo um investimento elegível de 1,9 milhões de euros o que resultou num incentivo FEDER de cerca de 1,1 milhões de euros.