I+D+i para solventar as necesidades do vehículo eléctrico e conseguir medios de transporte máis sostibles

Mellorar a refrixeración das baterías e dos compoñentes electrónicos dos vehículos eléctricos. Este é, en liñas moi xerais, o principal obxectivo dun dos proxectos de investigación no que está metido de cheo o Grupo de Tecnoloxías Enerxéticas, un traballo liderado pola profesora Concepción Paz Penín, directora de Cintecx, o Centro de Investigación en Tecnoloxías, Enerxía e Procesos Industriais da Universidade de Vigo. Financiado pola Axencia Estatal de Investigación con 242.000 euros, o proxecto µSTHERM, Investigación experimental e numérica sobre o comportamento térmico de superficies micro-texturizadas con láser para mellorar a refrixeración de baterías e compoñentes electrónicos en vehículos eléctricos, vai dirixido a facer “investigación experimental e numérica sobre o comportamento térmico de superficies micro texturizadas con láser para mellorar a refrixeración de baterías e compoñentes electrónicos en vehículos eléctricos”, explica Paz Penín, quen se refire a este proxecto como “unha grande oportunidade para traballar no desenvolvemento de novas tecnoloxías aplicadas á xestión da enerxía térmica en sectores claves como o transporte, as baterías eléctricas ou os sistemas de electrónica de potencia, que de seguro serán actores principais na consecución da ambiciosa meta das cero emisións netas no 2050”, recalca a investigadora.

Con este traballo o grupo tentará abrir novas posibilidades que permitan un maior nivel de miniaturización dos dispositivos electrónicos e superficies de intercambio térmico. Mediante un control axeitado da temperatura das superficies de transferencia, favorecendo a súa uniformidade e controlando o nivel de ebulición presente na parede de intercambio daranse, a xuízo da responsable do proxecto, pasos claves para o desenvolvemento de intercambiadores de calor bifásicos máis seguros, fiables e potentes. “O deseño de superficies de transferencia avanzadas mediante a creación de texturas con técnicas láser, xunto co emprego de fluídos refrixerantes de nova xeración con baixo punto de ebulición e índices de quecemento global nunha orde de magnitude menor que os clasicamente empregados ata o de agora, son dous factores imprescindibles para contribuír á consecución de novos dispositivos de transferencia térmica e de medios de transporte máis sostibles”, recalca a investigadora.

En colaboración coas universidade de São Paulo e Minnesota

Traballan de xeito directo neste proxecto tres dos investigadores do grupo –Eduardo Suárez, Miguel Concheiro e Marcos Conde- e contarán tamén coa colaboración de dous investigadores de centros internacionais de referencia. O primeiro deles,  o profesor Gherhardt Ribatski, do Departamento de Enxeñaría Mecánica da Universidade de São Paulo, é un referente na investigación en fluxos bifásicos en presenza de ebulición, evaporación e condensación aplicada á mellora da transferencia de calor en intercambiadores de calor. “Entre outros aspectos salientables da súa traxectoria destaca a presidencia durante un cuatrienio da Asociación Brasileira de Enxeñería e Ciencias Mecánicas e que é editor asociado e membro do comité editorial de varias revistas internacionais de moi alto impacto”, explica Paz Penín. Por outra banda, o profesor  William Northrop, investigador do Center for Transportation Studies da Universidade de Minnesota, ten publicados máis dun cento de traballos relacionados co estudo e o pos-tratamento das emisións de motores de combustión, os combustibles alternativos e as tecnoloxías de sustentabilidade enerxética.

Anos de colaboración coas empresas do sector da automoción

O Grupo de Tecnoloxía Enerxética, GTE, ten unha dilatada experiencia de colaboración con empresas do sector da automoción, desenvolvendo e participando no deseño de sistemas de mitigación das emisións de gases nocivos, como dispositivos recirculadores de gases de escape ou colectores de fluxo, entre outros. Froito destes traballos e colaboracións, leváronse a cabo varios proxectos autonómicos e nacionais, ademais dun bo número de publicacións científicas e teses de doutoramento.

“Cómpre subliñar a nosa ampla experiencia no deseño de todo tipo de sistemas de refrixeración compactos, o que casa cunha das principais necesidades específicas asociadas ao vehículo eléctrico”, apunta a directora do Cintecx, ao que engade que neste tipo de tecnoloxía a xestión e o control da transferencia térmica é vital, debido a varios factores. Entre os máis importantes cita a necesidade  de  densidades de taxas de transferencia de calor moi elevadas, “por exemplo nas unidades de electrónica de potencia”, ou a presenza de elementos moi sensibles á temperatura como os sistemas de baterías. “Estes sistemas precisan de rangos de traballo moi limitados e controlados, tanto para manter unha eficiencia axeitada como para evitar fallas catastróficas como a excursión térmica”, recalca a investigadora.

Desde o grupo destacan tamén a súa metodoloxía dual á hora de abordar toda a problemática térmica. Por un lado, contan cunha gran capacidade de cálculo, gracias ao CPD (Centro de Procesamento de Datos), o que lles permite abordar con éxito a simulación numérica empregando aplicacións de Dinámica de Fluídos Computacional (CFD). “Por outra banda, contamos co equipamento e coa instrumentación adecuada para realizar ensaios experimentais con prototipos que nos permiten facer as verificacións experimentais dos resultados dos modelos numéricos e retroalimentar o proceso”, recalca Paz Penín. 

Liña de futuro

Como investigadora do Grupo de Tecnoloxía Enerxética, a directora co Cintecx fai fincapé en que seren “galardoados” co financiamento de proxectos I+D+i da Axencia Estatal de Investigación supón un impulso máis á reputación do grupo como promotores de investigación, “ademais de obter un mellor posicionamento no campo das novas necesidades do vehículo eléctrico”, labor que levan a cabo moi en sintonía coa filosofía do Cintecx, do que forman parte, “e que grazas ao recursos obtidos continuará ao longo dos vindeiros anos”.

Se ben a aplicación deste proxecto está focalizada na análise da transferencia térmica bifásica en determinadas condicións e rangos de operación coidadosamente definidos, as súas conclusións serán, segundo indican desde o grupo, o marco de traballo de futuros proxectos deste grupo de investigación.