El calentamiento global está aumentando día a día y se espera que tenga un efecto devastador, duradero y de gran alcance en el planeta Tierra. Para combatir la situación, varias empresas están aportando su granito de arena. Aerostrovilos Energy, la start-up automotriz incubada IIT-Madras se unió al carro en 2017 con la idea de desarrollar turbinas de gas que se utilizan principalmente para la propulsión aeroespacial o la generación de energía de decenas a cientos de MW. Las turbinas de gas son los dispositivos de combustión más limpios que pueden adaptarse a una variedad de combustibles, creando así un ecosistema neto de carbono neutro con la ayuda de biocombustibles.
Con curiosidad por conocer la empresa y la eficacia de sus soluciones para reducir el impacto en el medio ambiente, nos sentamos con Rohit Grover, cofundador y director ejecutivo de Aerostrovilos Energy. Mientras estudiaba la licenciatura y la maestría en ingeniería aeroespacial, Rohit se interesó mucho en la tecnología y comprendió que existe una gran brecha en el desarrollo de la tecnología de motores a reacción en la India. Quería ser pionero en ello y trabajar para lograr cambios en la tecnología de los motores a reacción.
Tomando tiempo de su apretada agenda, Rohit compartió la idea detrás de comenzar la empresa, el estilo de trabajo, la historia de éxito de Aerostrovilos Energy y mucho más con el equipo de CircuitDigest.
P. 'Aerostrovilos Energy' es conocida por fabricar la primera turbina de gas autóctona de la India para la generación de energía. ¿Cómo fue tu viaje para lograrlo?
Comenzamos esta empresa en 2017 con un pequeño equipo de tres personas y ahora nos hemos expandido a un equipo multidisciplinario de 10 miembros en este momento, muchos de ellos de IIT Madras y también de otros IIT. Estamos agradecidos por el inmenso apoyo que hemos recibido de los laboratorios IIT Madras, a saber, el NCCRD, que es el centro de investigación más grande del mundo para dicha tecnología. También hemos tenido la suerte de poder incubarnos en la celda de incubación de IIT Madras, clasificada como la mejor del país por sus nuevas empresas de tecnología profunda. Inicialmente, comenzamos con el desarrollo de una máquina de 20 kW que giraba en torno a la compra de algunos de los componentes y la prueba de nuestros componentes IP existentes. De cara al futuro, hemos entrado en el desarrollo autóctono completo de un sistema de 100 kW. desde cero.
P. Por favor, arroje algo de luz sobre las subvenciones que tiene Aerostrovilos Energy. ¿Qué tan útil resultó ser el IITM?
Hemos tenido la suerte de recibir apoyo financiero como una subvención de Bharat Petroleum como parte de su Proyecto Ankur para el desarrollo de nuestro producto. También hemos podido adoptar la tecnología del laboratorio de NCCRD sobre combustión de turbinas de gas que hace que nuestro sistema sea mucho mejor que cualquier tecnología de turbinas existente. Además, estamos agradecidos de recibir el apoyo de la célula de incubación para financiación, conexiones de inversores, mentores y otras instalaciones legales y de informática.
P. Cuéntenos algo sobre el LX-101, el microgenerador de turbina de gas de 100 kW. ¿Cuáles son las principales aplicaciones de estas turbinas?
Hoy, las Micro Turbinas para un nivel de potencia de 100kWse utilizan en operaciones de energía continua fuera de la red, como plataformas petrolíferas, energía descentralizada, cogeneración industrial. Estas aplicaciones suelen tener una red poco fiable, lo que hace que las turbinas sean extremadamente fiables como una solución perfecta. Tiene requisitos de operación y mantenimiento extremadamente bajos. Sin embargo, debido al costo de capital extremadamente alto, típicamente 10 veces el de un grupo electrógeno diesel, no se ha utilizado como energía de respaldo sino solo como energía principal, por lo que tiene una participación de mercado muy pequeña. A principios de la década de 2010, cuando los costos de la batería eran altos; Muchas empresas probaron los generadores de turbina como un extensor de rango y no pasaron a una escala de producción debido a los altos costos. Ahora con nuestra innovación,podemos reducir los requisitos de material a la categoría menos exótica y automotriz y, por lo tanto, reducir el costo a la par con la tecnología de motor diesel existente. Esto ahora puede permitirle encontrar aplicaciones en el mercado de grupos electrógenos diesel y vehículos eléctricos.
P. ¿Cómo funcionan estas micro turbinas de gas flexibles (MGT) de combustibles? Cual es su significado?
Las micro turbinas de gas son similares a la tecnología Jet Engine que alimenta un avión o grandes centrales eléctricas basadas en turbinas de gas que alimentan nuestras ciudades. Se trata de una versión miniaturizada del mismo. Mientras que el más grande puede funcionar desde unos pocos megavatios hasta cientos de megavatios, la micro turbina tiene un rango de 20 a 200 kilovatios.
La tecnología central es la misma que utiliza el ciclo Brayton, donde el aire entrante se comprime a una presión más alta, se quema en una cámara de combustión y se expande a través de una turbina para crear la potencia del eje que se puede usar para hacer funcionar un generador. A diferencia de las turbinas más grandes, las microturbinas pueden estar completamente libres de aceite. Las micro turbinas en principio son combustibles flexibles, lo que requiere algunas modificaciones en una cámara de combustión para diferentes combustibles. Sin embargo, con nuestra exclusiva tecnología de cámara de combustión, tampoco necesitamos hacer eso. Para combustible líquido o gaseoso, se necesita un pequeño cambio en la línea de combustible para seleccionar el combustible y la misma máquina puede funcionar con diferentes variedades de combustibles a partir de GNC, GLP, diesel, gasolina, biogás, biodiesel, etc.
Las turbinas, a diferencia de los conjuntos de DG, queman el combustible completamente como un quemador de GLP en nuestras cocinas y tienen muy pocas emisiones contaminantes. Los niveles de emisión son también de 20 a 30 veces más bajos que los del BSVI más estricto. Son 5 veces más pequeños en tamaño y 8 veces más livianos que un motor diesel para el mismo nivel de potencia.
P. ¿Cómo se pueden utilizar las micro turbinas de gas (MGT) en los automóviles? ¿Qué ventajas tiene sobre los motores IC y los vehículos eléctricos?
Las micro turbinas de gas se han probado anteriormente en el vehículo, pero se acoplaron mecánicamente al tren motriz para propulsar el vehículo. Sin embargo, en el caso actual, producirán energía eléctrica y se utilizarán para alimentar el motor eléctrico de un vehículo eléctrico. Esto es similar a un EV híbrido de serie donde tenemos un generador a bordo, que en este caso será un generador de turbina. Esencialmente, será un EV en la parte delantera con un tren de potencia EV, y con el 90% de la batería reemplazada por un generador MGT adecuado.
Los generadores MGT tienen varias ventajas sobre los motores IC. En principio, son flexibles en cuanto al combustible y pueden funcionar con una variedad de combustibles líquidos y gaseosos, incluidos los biocombustibles. Son 8 veces más ligeros y 10 veces más compactos que un ICE, casi cero vibraciones, y el ruido se puede contener fácilmente con una carcasa. Una tecnología adecuada para la combustión que estamos introduciendo llamados resultados de inyección directa de Lean en las emisiones significativamente más bajas de contaminantes y con mejor eficiencia, CO- 2 huella también se reduce significativamente. ICE tiene un período de mantenimiento de 500 horas (30.000 km) y una vida útil de 10.000 horas (6, 00.000 km), mientras que las turbinas tendrán un ciclo de mantenimiento de 10.000 horas y una vida útil de 40.000 horas, que es mucho mayor que ICE.
Las ventajas sobre un vehículo eléctrico se convierten en un mamut al considerar los vehículos comerciales pesados que se necesitan para transportar mercancías a largas distancias. Las limitaciones actuales en la tecnología de la bateríaen densidad y alcance limitan su uso en este segmento de vehículos y es aquí donde las turbinas jugarán un papel importante en el futuro y serán la tecnología de referencia para este segmento durante muchas décadas por venir. Hoy en día, existen métodos de fabricación disponibles que pueden permitir que las turbinas se produzcan a granel y aquí, nuestra tecnología LDI juega un papel importante en reducir el CapeX para la turbina y en general para el Vehículo Eléctrico de Turbina (TEV) de manera que el CapEx estará a la par con un ICE. Además, con un tren de transmisión eléctrico, puede ofrecer una mejor economía y dar como resultado OpeX casi a la par con EV con combinación de GNC y combustible diesel. Las baterías tienen una vida limitadade aproximadamente 8 lakh km, mientras que la turbina puede continuar funcionando 3-4 veces. Finalmente, la ventaja de la flexibilidad del combustible da como resultado la capacidad de utilizar diesel, gasolina, infraestructura de GNC y, más tarde, cambiar al bioetanol, el biodiésel se puede hacer sin problemas.
P. ¿Son estos MGT lo suficientemente compactos como para caber en automóviles? ¿Cómo se compararía el rendimiento con un vehículo eléctrico?
Las turbinas pueden caber fácilmente en un vehículo ya que es más liviano que el ICE. Como dije antes en la parte delantera, es como un EV y está impulsado por un motor eléctrico. La turbina proporciona la principal fuente de energía para estos motores con una pequeña batería que se utilizará para obtener cierta potencia adicional para una aceleración rápida o se cargará durante el frenado.
P. El enfoque principal de los vehículos eléctricos es por sus beneficios ambientales, ¿puede MGT competir con los vehículos eléctricos en términos de contaminación del aire?
¡Si, absolutamente! El sector en el que nos estamos enfocando son los vehículos pesados y son los que son uno de los mayores culpables de la contaminación y la tecnología de las baterías podría requerir otros 20 años a nivel mundial para ponerse al día en las economías desarrolladas y quizás mucho más que eso para la India. Por lo tanto, si comparamos eso con un camión ICE existente que permanecería igual durante los próximos 30 a 40 años, podemos dar un gran paso en la reducción de emisiones. También estamos apostando por el GNC y los combustibles basados en biocombustibles junto con la electrificación como parte del plan del gobierno para que la energía futura reduzca las emisiones. Aquí hay algunos números para su referencia para un camión / autobús.
wrt a ICE- 100 toneladas de CO 2; 50 toneladas de CO y NOx, 10 toneladas de reducción de PM al año.
wrt a EV (considerando la red con su huella de carbono) - 50 toneladas de CO 2 al año
P. ¿Serán más económicos los automóviles propulsados por MGT que los motores IC?
Sí, el costo del combustible puede reducirse significativamente hasta 3 veces con el uso mixto de diesel y GNC en comparación con ICE.
P. ¿Ya ha probado sus turbinas en automoción? ¿Qué desafíos espera en el proceso?
Todavía tenemos que probar nuestras turbinas con un vehículo y, para eso, estamos trabajando en estrecha colaboración con algunos OEM que se encuentran en el segmento de vehículos comerciales. Les estaríamos suministrando la máquina. El desafío al que nos podríamos enfrentar sería la integración de la tecnología con su plataforma. Además, pueden existir ciertos desafíos desde el punto de vista regulatorio en términos de subsidio y devolución de GST, etc. Las turbinas son más limpias que el hielo y también deberían recibir subsidio. Otras naciones otorgan subsidios para vehículos con un nuevo concepto, como un híbrido. Eso también debe hacerse aquí.
P. Los MGT flexibles de combustible se convertirán en la corriente principal en la sustitución de los conjuntos DG existentes para la energía de respaldo. ¿Hasta qué punto es verdad?
Es un escenario plausible. Las turbinas han existido desde los años 40-50. Han reemplazado los motores de pistón, luego por su confiabilidad y desempeño superiores, y con ciertas innovaciones que estamos incorporando; ciertamente pueden hacer lo mismo para las aplicaciones terrestres, incluidos los conjuntos de GD. La USP de la turbina radica en su flexibilidad de combustible o capacidad para hacer funcionar combustibles de bajo poder calorífico o sucios como biogás, gas de síntesis, etc., a los que los ICE luchan por adaptarse. Una vez que se establece la fabricación basada en volumen para las turbinas de gas utilizando los materiales y estándares de fabricación más baratos existentes que se utilizan para fabricar un componente similar a una turbina llamado Turbocompresor, pueden competir con los conjuntos DG en varios aspectos que incluyen eficiencia, confiabilidad, emisiones, etc..
P. Su empresa ha reducido 10 veces el costo inicial de los microgeneradores de turbina de gas. ¿Cómo fue posible eso? ¿Qué dificultades enfrentó?
Algunos de ustedes pueden saber sobre el turbocompresor. Estos son similares a un MGT en términos de construcción y principio. Se producen a granel y se utilizan con ICE que funcionan con diésel para mejorar su rendimiento. Se fabrican en masa utilizando materiales más baratos y procesos de fabricación bien establecidos. Tenemos la intención de utilizar el mismo proceso para hacer nuestros MGT y el truco aquí es nuestra tecnología LDI que ahora hace posible utilizar estos procesos para hacer un MGT.
Tuvimos que pensar desde el primer principio y entender por qué las turbinas de gas no pueden ser más baratas y qué impide que lo sean, y nos dimos cuenta de que era la selección de materiales exóticos lo que entra en la máquina de grado aeronáutico. Pero para la aplicación automotriz con ciertos cambios en nuestra región de combustión, logramos bajar las temperaturas que ya no requerían que usáramos esos materiales exóticos y procesos de fabricación adoptados para turbinas de grado de aviación o motores a reacción.
P. ¿Cuáles son los otros productos tecnológicamente avanzados que se alinean para ser fabricados por su empresa?
La primera línea de productos que estamos planeando es una gama de productos de 120 kW para aplicaciones de vehículos comerciales de servicio pesado. Más adelante, presentaremos productos adecuados para diferentes segmentos de vehículos comerciales con niveles de potencia que van desde 20kW a 200kW. Para el mercado de grupos electrógenos, utilizaremos los mismos productos y comenzaremos a combinarlos y podemos ofrecer una capacidad de hasta 1 MW para la generación de energía distribuida que utiliza combustibles más limpios como gas natural, biogás o gas de producción. Con el tiempo, traeremos más innovaciones en nuestra tecnología para varios subsistemas que estamos importando actualmente.