Pensador flexível: este engenheiro de pesquisa da GE está ajudando a modernizar a rede elétrica

Crescendo no Senegal, Ibrahima Ndiaye passou muito tempo desmontando rádios, consertando aparelhos de TV e aprendendo matemática com seu pai, professor de uma faculdade local. Ele estudou engenharia elétrica no Marrocos, obteve seu doutorado no Canadá e, há uma década, ingressou na GE Research, em Niskayuna, Nova York.

A sua primeira tarefa foi procurar formas de modernizar a rede eléctrica, aquelas enormes redes de energia com milhões de ramificações que vão desde centrais eléctricas a residências e empresas e transportam electricidade, por vezes, através de países inteiros. Para Ndiaye, o omnipresente transformador era um bom ponto de partida. Existem poucas partes da rede mais importantes que o transformador. Sua função básica é aumentar a tensão na usina para uma transmissão eficiente em fios de alta tensão. No outro extremo, às vezes a centenas de quilômetros de distância, outra série de transformadores reduz a tensão para que ela possa entrar com segurança na tomada da parede.

Mas aqui está o problema: o transformador é essencialmente um fóssil vivo que data dos primórdios da eletricidade, e seu design é basicamente o mesmo. Ndiaye quer mudar isso. Ele está liderando o desenvolvimento de um novo tipo de transformador “flexível” que poderia ajudar a proteger a rede contra contingências como falhas nas linhas de energia ou condições climáticas extremas, ajudar a evitar interrupções graves e restaurar a energia mais rapidamente quando elas acontecem, além de ajudar as operadoras a colocar mais energias renováveis ​​on-line. . Ao mesmo tempo, também poderia tornar a construção e a manutenção da rede moderna mais barata.

No ano passado, a GE e a Prolec GE, uma subsidiária de uma joint venture 50-50 entre a GE e a empresa privada Xignux, pilotaram com sucesso o que se acredita ser o primeiro transformador de energia flexível do mundo em Columbia, Mississippi, em um local operado pela Cooperate Energy , um utilitário local. O Escritório de Eletricidade do Departamento de Energia dos EUA financiou o projeto. Os engenheiros presentes no local conseguiram submeter o dispositivo a uma série de testes e exercícios de campo para validar com sucesso seu desempenho. Esta tecnologia faz parte de um portfólio abrangente de tecnologias de hardware e software de rede que a GE está desenvolvendo para ajudar a transformar a rede e trazê-la para o século XXI. (A partir de 2024, Ndiaye fará parte de um grupo de pesquisadores alinhados ao novo centro de pesquisa avançada da planejada empresa GE Vernova, um dos três laboratórios de pesquisa líderes do setor que serão criados pela GE Research quando as operações da empresa estiverem concluídas.*)

“O design flexível do transformador surgiu da necessidade de ter um dispositivo um pouco mais versátil”, diz Ndiaye. “Hoje, os transformadores são muito caros e sua aquisição leva muito tempo.”

Equilibrando a Grade

É difícil exagerar a importância da rede elétrica quando se trata de cumprir as metas de emissões líquidas zero nas próximas décadas. Os países estão a mudar do carvão para o gás natural, a adicionar armazenamento de energia hidroeléctrica, a construir turbinas eólicas e a estudar a próxima geração de reactores nucleares. Um componente comum a todos esses esforços é a rede elétrica. E apesar da sua enorme dimensão, devem sempre manter um equilíbrio delicado entre a procura e a oferta para evitar que o sistema entre em colapso.

Este acto de equilíbrio já foi bastante difícil quando a energia passou das centrais eléctricas convencionais com produção previsível para os consumidores. Adicionar ao sistema push-pull cargas que consomem muita energia e são altamente variáveis, como veículos elétricos e fontes de energia dependentes do clima, como parques eólicos e solares, incluindo proprietários de casas com painéis nos telhados que agora podem vender energia de volta à rede, eleva essa complexidade a um novo nível.

“A rede é o maior sistema industrial construído pela humanidade”, afirma Vera Silva, diretora de tecnologia da unidade Grid Solutions da GE Renewable Energy. Ela diz que a rede moderna deve “facilitar o acesso” a todas estas fontes, garantindo ao mesmo tempo “que o sistema funcione como um relógio suíço”.

Manter tudo em equilíbrio e funcionando - em uma época em que eventos climáticos estranhos podem subitamente colocar partes do sistema de energia de joelhos - é ainda mais impressionante quando você percebe que grande parte da tecnologia que forma a espinha dorsal da rede foi inventada há mais de um século. século atrás.