L’escalfament global augmenta dia a dia i s’espera que tingui un efecte devastador i durador al planeta Terra. Per combatre la situació, diverses empreses estan fent el seu granet de sorra. Aerostrovilos Energy, la start-up automotriu incubada per IIT-Madras, es va unir al grup el 2017 amb la idea de desenvolupar turbines de gas que s’utilitzessin principalment per a la propulsió aeroespacial o la generació d’energia gran des de desenes fins a centenars de MW. Les turbines de gas són els dispositius de combustió més nets que es poden adaptar a diversos combustibles, creant així un ecosistema net de carboni neutral amb l'ajut de biocombustibles.
Curiosos de conèixer l’empresa i l’eficàcia de les seves solucions per reduir l’impacte sobre el medi ambient, ens vam asseure amb Rohit Grover, cofundador i CEO d’Aerostrovilos Energy. Mentre cursava els estudis de llicenciatura i màster en enginyeria aeroespacial, Rohit es va interessar profundament per la tecnologia i va entendre que hi ha un enorme buit en el desenvolupament de tecnologia de motors a reacció a l’Índia. Volia ser pioner i treballar per aconseguir canvis en la tecnologia dels motors a reacció.
Aprofitant el temps de la seva atrafegada agenda, Rohit va compartir la idea de la creació de l’empresa, l’estil de treball, la història d’èxit d’Aerostrovilos Energy i molt més amb l’equip de CircuitDigest.
P. "Aerostrovilos Energy" és coneguda per la fabricació de la primera turbina de gas indígena per a la generació d'energia. Com va ser el vostre viatge per aconseguir-ho?
Vam començar aquesta empresa el 2017 amb un petit equip de tres nois i ara ens hem ampliat a un equip multidisciplinari de 10 membres ara mateix, amb molts d’ells de l’IIT Madras i altres IIT. Agraïm l’immens suport que hem rebut dels laboratoris de l’IIT Madras, concretament el NCCRD, que és el centre de recerca més gran del món per a aquesta tecnologia. També hem tingut la sort de poder incubar-nos a la cèl·lula d’incubació IIT Madras, classificada com la millor del país per les seves startups de tecnologia profunda. Inicialment, vam començar amb el desenvolupament d’una màquina de 20 kW que girava al voltant de la compra d’alguns components i la prova dels nostres components IP existents. En el futur, hem entrat en un desenvolupament indígena complet d’un sistema de 100 kW des de zero.
P. Si us plau, feu una mica de llum sobre les subvencions que Aerostrovilos Energy té. Quina utilitat ha demostrat ser IITM?
Hem tingut la sort de rebre suport financer com a subvenció de Bharat Petroleum com a part del seu Projecte Ankur per al nostre desenvolupament de productes. També hem estat capaços d’adoptar la tecnologia del laboratori NCCRD sobre combustió de turbines de gas que fa que el nostre sistema sigui molt millor que qualsevol altra tecnologia de turbines existent. A més, estem agraïts d’aconseguir el suport de la cel·la d’incubació per al finançament, les connexions amb inversors, els mentors i altres instal·lacions legals i CS.
P. Digueu-nos alguna cosa sobre LX-101, el generador de micro turbines de gas de 100 kW. Quines són les principals aplicacions d’aquestes turbines?
Avui dia, les micro turbines tenen un nivell de potència de 100 kWs’utilitzen en operacions d’energia contínua fora de la xarxa, com ara plataformes petrolieres, energia descentralitzada, cogeneració industrial. Aquestes aplicacions solen tenir una xarxa poc fiable que fa que les turbines siguin extremadament fiables com a solució perfecta. Té uns requisits de funcionament i manteniment extremadament baixos. Tanmateix, a causa del cost de capital extremadament elevat, normalment deu vegades més que un grup dièsel, no s’ha utilitzat com a potència de reserva, sinó només com a energia principal, per tant, té una quota de mercat molt petita. A principis de la dècada de 2010, quan els costos de la bateria eren elevats; moltes generacions van provar els generadors de turbines com a ampliadors de gamma i no van passar a una escala de producció a causa dels costos elevats. Ara amb la nostra innovació,som capaços de reduir el requisit de material a la categoria menys exòtica i automotriu i, per tant, reduir el cost a l’igual que la tecnologia existent de motors dièsel. Això ara li pot permetre trobar aplicacions al mercat de la generació dièsel i el mercat de vehicles elèctrics.
P. Com funcionen aquestes turbines de gas flexibles de combustible (MGT)? Quina importància té?
Les micro turbines de gas són similars a la tecnologia Jet Engine que alimenta un avió o grans centrals elèctriques basades en turbines de gas que alimenten les nostres ciutats. Es tracta d’una versió miniaturitzada de la mateixa. Mentre que el més gran pot passar d’uns pocs megawatts a 100 megawatts, però la microturbina oscil·la entre els 20 i els 200 quilowatts.
La tecnologia bàsica és la mateixa que utilitza el cicle de Brayton, on l’aire entrant es comprimeix a una pressió més alta, es crema en una cambra de combustió i s’expandeix a través d’una turbina per crear la potència de l’eix que es pot utilitzar per fer funcionar un generador. A diferència de les turbines més grans, les microturbines poden ser completament exemptes d'oli. Les micro turbines són, en principi, flexibles de combustible que requereixen alguna modificació a la cambra de combustió per a diferents combustibles. Tanmateix, amb la nostra tecnologia única de cambra de combustió, tampoc no ho hem de fer. Per al combustible líquid o gasós, es necessita un petit canvi en la línia de combustible per seleccionar el combustible i es pot fer funcionar la mateixa màquina amb diferents varietats de combustibles a partir de GNC, GLP, dièsel, gasolina, biogàs, biodièsel, etc.
Les turbines, a diferència dels aparells DG, cremen el combustible completament com un cremador de GLP a les nostres estufes de cuina i tenen molt poques emissions contaminants. Els nivells d’emissions són també 20-30 vegades inferiors als BSVI més estrictes. Són cinc vegades més petites i 8 vegades més lleugeres que un motor dièsel per al mateix nivell de potència.
P. Com es poden utilitzar les micro turbines de gas (MGT) als automòbils? Quins avantatges té sobre els motors IC i els vehicles elèctrics?
Les micro turbines de gas ja s’havien provat anteriorment al vehicle, però s’acoblaven mecànicament al propulsor per propulsar el vehicle. No obstant això, en el cas actual, produiran energia elèctrica i s’utilitzaran per alimentar el motor elèctric d’un EV. Això és similar a un EV híbrid de la sèrie on tenim un generador integrat, que en aquest cas serà un generador de turbina. Essencialment, serà un EV a la part davantera amb un tren de potència EV i amb un 90% de la bateria substituïda per un generador MGT adequat.
Els generadors MGT tenen diversos avantatges respecte als motors IC. En principi, són flexibles de combustible i poden funcionar amb una gran varietat de combustibles líquids i gasosos, inclosos els biocombustibles. Són 8 vegades més lleugers i 10 vegades més compactes que un ICE, amb gairebé zero vibracions, i el soroll es pot contenir fàcilment amb un recinte. Una tecnologia adequada per a la combustió que estem introduint cridats resultats d'injecció directa de Lean en les emissions significativament més baixes de contaminants i amb millor eficiència, CO- 2 empremta també es redueix significativament. ICE té un període de manteniment de 500 hores (30.000 km) i una vida útil de 10.000 hores (6, 00.000 km), mentre que les turbines tindran un cicle de manteniment de 10.000 hores i una vida útil de 40.000 hores, que és molt superior a ICE.
Els avantatges respecte a un EV es converteixen en un mamut quan es consideren vehicles comercials pesats que són necessaris per transportar mercaderies a llargues distàncies. Les limitacions actuals de la tecnologia de la bateriaen densitat i abast limiten el seu ús en aquest segment de vehicles i és aquí on les turbines tindran un paper important en el futur i serien la tecnologia de referència d’aquest segment durant moltes dècades. Avui en dia, hi ha mètodes de fabricació disponibles que poden permetre la producció de turbines a granel i aquí, la nostra tecnologia LDI té un paper important en la reducció del CapeX per a la turbina i, en general, per al Vehicle Elèctric de Turbines (TEV), de manera que el CapEx estarà a l’alçada d’un ICE. A més, amb un tren d'accionament elèctric, pot donar una millor economia i donar lloc a OpeX gairebé al mateix nivell que EV amb combinació de gasoil i gasoil. Les bateries tenen una vida útil limitadad’uns 8 km lakh, mentre que la turbina pot continuar funcionant 3-4 vegades. Finalment, l'avantatge de la flexibilitat del combustible es tradueix en la capacitat d'utilitzar gasoil, gasolina, infraestructura de GNC i, més endavant, canviar a bioetanol i biodièsel es pot fer sense problemes.
P. Aquests MGT són prou compactes com per cabre als automòbils? Com es compararia el rendiment amb un EV?
Les turbines poden cabre fàcilment en un vehicle, ja que és més lleuger que l'ICE. Com he dit abans a la part davantera, és com un EV i conduït per un motor elèctric. La turbina proporciona la principal font d'energia per a aquests motors amb un petit paquet de bateries que s'utilitzarà per obtenir una potència addicional per accelerar ràpidament o que es carregarà durant la frenada.
P. El focus principal en EV és els seus beneficis mediambientals, pot MGT competir amb vehicles elèctrics en termes de contaminació atmosfèrica?
Sí, absolutament! El sector en què ens centrem és el dels vehicles pesats i són els que són un dels majors culpables de la contaminació i la tecnologia de la bateria pot requerir 20 anys més a nivell mundial per recuperar les economies desenvolupades i potser molt més que per a l’Índia. Per tant, si ho comparem amb un camió ICE existent que es mantindria igual durant els propers 30-40 anys, podem fer salts en la reducció de les emissions. També comptem amb combustibles basats en GNC i biocombustibles, juntament amb l’electrificació, com a part del pla governamental d’energia futura per reduir les emissions. Aquí teniu uns quants números per a la vostra referència per a un camió / autobús.
a ICE- 100 tones de CO 2; 50 tones de CO i NOx, 10 tones de reducció de PM anuals.
a EV (considerant la xarxa amb la seva petjada de carboni): 50 tones de CO 2 anuals
P. Els automòbils alimentats per MGT seran més econòmics que IC Engine?
Sí, el cost del combustible pot baixar significativament fins a 3 vegades amb l'ús mixt de gasoil i GNC en comparació amb l'ICE.
P. Ja heu provat les vostres turbines en automoció? Quins reptes esperes en el procés?
Encara hem de provar les nostres turbines amb un vehicle i, per a això, estem treballant estretament amb uns quants fabricants d’OEM que pertanyen al segment de vehicles comercials. Els subministraríem la màquina. El repte que podríem afrontar seria la integració de la tecnologia amb la seva plataforma. A més, pot haver-hi certs desafiaments reguladors en termes de subvencions i bonificacions de GST, etc. Les turbines són més netes que el gel i també haurien de rebre subvencions. Altres països proporcionen subvencions a vehicles amb un concepte nou, com ara un híbrid. Això també s’ha de fer aquí.
P. Els combustibles MGT flexibles es convertiran en el corrent principal en substituir els conjunts DG existents per la potència de reserva. Fins a quin punt és cert?
És un escenari versemblant. Les turbines existeixen des dels anys 40-50. Han substituït els motors de pistó, per la seva fiabilitat i rendiment superiors, i amb certes innovacions que portem; sens dubte, poden fer el mateix per a aplicacions terrestres, inclosos els conjunts DG. El USP de la turbina rau en la seva flexibilitat de combustible o en la seva capacitat per generar un poder calorífic baix o combustibles bruts, com ara biogàs, syngas, etc. als quals els ICE lluiten per adaptar-se. Un cop establerta la fabricació basada en volum per a turbines de gas que utilitzen els estàndards de fabricació i materials existents més barats que s’utilitzen per fabricar un component similar a una turbina anomenat Turbocharger, poden competir amb els conjunts DG en diversos aspectes que inclouen eficiència, fiabilitat, emissions, etc..
P. La vostra empresa ha reduït el cost inicial dels generadors de micro turbines de gas en deu vegades. Com va ser possible això? Quines dificultats heu trobat?
Alguns de vostès poden saber sobre Turbocharger. Són similars a un MGT en termes de construcció i principi. Es produeixen a granel i s’utilitzen amb ICE que funcionen amb gasoil per millorar el seu rendiment. Es fabriquen en massa amb materials més econòmics i processos de fabricació consolidats. Tenim la intenció d’utilitzar el mateix procés per fabricar els nostres MGT i la captura aquí és la nostra tecnologia LDI que ara permet utilitzar aquests processos per fabricar un MGT.
Hem hagut de pensar des del primer principi i entendre per què les turbines de gas no poden ser més barates i què impedeix que ho siguin i ens hem adonat que era la selecció de materials exòtics que entra a la màquina de grau d'aviació. Però, per a aplicacions automotrius amb certs canvis a la nostra regió de combustió, vam tenir èxit en baixar les temperatures que no ens obligaven a utilitzar els materials exòtics i els processos de fabricació adoptats per a turbines o motors a reacció de qualitat aeronàutica.
P. Quins són els altres productes tecnològicament avançats que fabricarà la vostra empresa?
La primera línia de productes que estem planejant és una gamma de productes de 120 kW per a aplicacions de vehicles comercials de gran pes. Més endavant, introduirem productes adequats per a diferents segments de vehicles comercials amb nivells de potència que oscil·len entre els 20kW i els 200kW. Per al mercat dels grups electrògens, farem servir els mateixos productes i començarem a combinar-los i podrem oferir una capacitat de fins a 1 MW per a la generació d’energia distribuïda que utilitzi combustibles més nets com gas natural, biogàs o gas productor. Amb el temps anirem aportant noves innovacions en la nostra tecnologia per a diversos subsistemes que actualment estem important.