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Sensores ultrassônicos na "Blue Battery"

A tecnologia de sensor é geralmente uma parte muito pequena mas que faz muita diferença em muitas aplicações. Por exemplo a Blue Battery da AquaBattery.

A tecnologia de sensor é geralmente uma parte muito pequena mas que faz muita diferença em muitas aplicações. Por exemplo a Blue Battery da AquaBattery; um sistema de armazenamento de energia elétrica que usa tecnologia de membrana, água e sal de cozinha. Para medir o nível dos líquidos nos diferentes tanques, foram feitos testes em sua oficina, usando os sensores ultrassônicos da elobau, resultando em elementos robustos de medição com a classificação certa de IP, precisão desejada e relevante capacidade de leitura dos dados pelo operador.

Alguns anos atrás, a AquaBattery foi fundada por 5 jovens que tinham ideias específicas sobre uma maneira, efetiva e com baixo custo, de armazenar energia elétrica – um tema importante quando se tem uma superprodução de energia nos painéis fotovoltaicos e o reabastecimento nem sempre é possível ou lucrativo.

Projeto piloto na “The Green Village”

Existem muitas opções de armazenamento de energia elétrica, nas quais a bateria comum – de chumbo ou lítio – é a mais conhecida. A maior desvantagem desse tipo de bateria é que o material usado é, em parte, tóxico, caro e inflamável, com risco de explosão. Como isso poderia ser mudado?

Tendo como pano de fundo a “água”, a solução encontrada para a Blue Battery foi armazenar energia elétrica aproveitando a diferença de potencial que existe entre a água doce e a água salgada. “A tecnologia para produção de eletricidade, permitindo que a água salgada e doce flua através das membranas, já é conhecida desde a década de 1960,” disse o COO Emil Goosen. “Porém, invertendo o processo, é possível economizar energia elétrica com a mesma tecnologia de membranas, que é o que acontece na nossa Blue Battery. O sistema consiste em dois ou três tanques combinados com tubulação, bombas e conjunto de membranas. O controle (baseado na condutividade do meio) determina o nível dos tanques e a pressão que os líquidos tem que fluir para carregar ou descarregar a bateria, conforme desejado.”

Em Leiderdorp, Holanda, muitos testes foram realizados na nossa oficina usando pacotes de membrana e capacidades de até 1kW (aproximadamente) que resultaram em uma configuração que foi testada em uma projeto piloto na “The Green Village” em Delft, Holanda. Segundo Emil Goosen: “Esse projeto foi realizado principalmente no âmbito da “expansão””. Um passo importante já que esse piloto deveria mostrar que a operação bem sucedida em escala de laboratório também funcionaria, bem e de forma confiável, em sistemas maiores. O primeiro piloto usava 10m3 de água doce, distribuído em diferentes tanques. Até aqui tudo funcionou de forma satisfatória, levando ao início de um segundo e um terceiro projetos piloto, onde a capacidade foi aumentando”.

Medição de nível

Com o objetivo de medir o nível nos tanques, inicialmente foram realizados experimentos com sensores capacitivos. Contudo, esses sensores não são muito precisos e, mais importante, geram muita flutuação na medição. Em 2018, durante a feira Aquavak (importante feira da Holanda sobre a água), a elobau foi incluída no projeto AquaBattery e propôs o uso de sensores ultrassônicos.

Sensores ultrassônicos

Esse tipo de sensor inclui um transmissor de som ultrassônico e um receptor que recupera o som refletido. Baseado no tempo que o som leva para retornar, o sensor mede a distância até o objeto ou superfície a ser detectada. É importante ressaltar que como essa medida é magnética, os sensores ultrassônicos trabalham independente da cor e da forma, podendo também detectar objetos ou superfícies especulares ou transparentes, bem como variantes suaves ou mais rígidas. Essa característica torna o sensor ultrassônico adequado a uma ampla gama de aplicações e certamente para a Blue Battery.

Gerard van Griendt, gerente de vendas da área industrial da elobau, disse: “Fornecemos várias amostras de sensores ultrassônicos para testes na AquaBattery.  Depois que os testes se mostraram satisfatórios à aplicação, começou então, a busca pela variante mais adequada às necessidades deles… começando pela carcaça de plástico ou aço inoxidável, versão compacta ou padrão. Foi analisado também o grau de proteção, a resistência à água salgada e também o range de medição”. Emil Goosen reforça: “ As bombas são controladas com base na leitura dos sensores, que é feita através de um software próprio da AquaBattery e CLPs industrializados”.

Sistema seguro

A última versão da Blue Battery assegura ao usuário final não somente o armazenamento eficiente e garantido de energia elétrica, mas também o beneficia com um produto que é seguro tanto para as pessoas quanto para o meio ambiente. Afinal o vazamento de líquidos não apresenta nenhum risco e portanto essa bateria pode ser transportada sem problemas e sem necessidade de autorizações extras. Além disso, a sobrecarga da bateria não é possível e o carregamento e descarregamento não tem influência na vida útil da bateria.

Segundo projeto piloto

Seguindo o sucesso do piloto de Delft, um maior está sendo trabalhando em Gorinchem atualmente. Nesse novo projeto, o dobro de água está sendo usado (20 m3) e distribuído em diferentes tanques que são conectados entre si. O objetivo é chegar a um sistema de 2.000 m3. Emil Goosen disse: ”O Sistema de Gorinchen está instalado em um container marítimo, onde a montagem dos componentes já começou. A previsão para o término dessa fase é final de Março. Nesse projeto piloto os sensores ultrassônicos da elobau ainda não foram utilizados porque escolhemos usar vários tanques menores com sensores integrados que indicam apenas vazio ou cheio. Na aplicação final, nós iremos usar os sensores que selecionamos em conjunto com a elobau. Eu acredito que esse uso ocorrerá na terceira fase desse projeto, mas para isso nós também dependemos de outros parceiros que trabalham com a gente no contexto de um projeto H2020. Por outro lado, os sensores ultrassônicos da elobau, são simplesmente a melhor solução, porque então voltaremos para um sistema com tanques cada vez maiores, onde os sensores devem ter uma faixa de medição grande e uma precisão de 0.1%, e esse é um dos grandes benefícios dos sensores ultrassônicos  da elobau já escolhidos anteriormente.”

Sensor ultrassônico UC18PIC-220S

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O sensor ultrassônico selecionado pela Aquabattery para ser utilizado em sua Blue Battery está em nosso catálogo com o nome de “UC18PIC-220S”. Esse sensor é de plástico (PBT) com uma rosca de M18 e uma faixa de medição de 200 a 2,200 mm. Além de uma saída analógica  4 – 20mA, esse sensor ultrassônico é equipado com saída push-pull. Devido à sua ampla margem de medição, essa versão é a mais adequada à grandes tanques, como os da terceira fase desse projeto piloto. A carcaça em plástico é ideal para o uso do sensor em água salgada, que é o contrário da primeira versão escolhida que era feita em aço inoxidável.

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