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Como os motores elétricos inteligentes podem reduzir as emissões de carbono

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Há cerca de dois anos, escrevemos sobre o carro mais rápido do mundo – só porque podíamos. A coisa é basicamente um foguete com rodas. Embora sem dúvida seja uma viagem incrível, o único lugar para onde você está indo é na estrada para o inferno. Essa engenhoca não é muito ecológica, queimando um galão de gás a cada oitocentos metros. Aqueles que sentem a necessidade de velocidade, mas não poluem, provavelmente estão muito felizes com o eelétrico vehicles (EVs) atingir o mercado. A startup de EV Lucid Motors, por exemplo, produziu um motor elétrico e um sistema de transmissão compacto o suficiente para caber em sua bagagem de mão. Possui 1.080 cavalos de potência e pode atingir 60 mph em 2,5 segundos – um sedan familiar mais rápido do que um supercarro Maserati. Uma nova geração de motores elétricos inteligentes promete não apenas atrapalhar seu deslocamento diário, mas também reduzir significativamente as emissões globais de carbono.

Sobre motores elétricos

Parece que as tecnologias de bateria de lítio e outros tipos de sistemas de armazenamento de energia recebem toda a atenção quando se trata de tornar a rede elétrica mais verde. Talvez seja porque o design básico por trás do motor elétrico médio não mudou muito desde o século 19, e a maioria dos motores de alta potência em uso hoje são baseados no trabalho de Nikolai Tesla no final do século XIX.

Somos MBAs, não mecânicos, então vamos encaminhá-lo a uma excelente página da web sobre motores elétricos para conhecer os detalhes básicos de como essas máquinas funcionam. Você também pode conhecer os detalhes de como o motor de indução CA da Tesla funciona no mesmo site. Mas vamos economizar um clique com esta definição muito breve e básica: a maioria dos motores elétricos opera por meio da interação entre o campo magnético do motor e uma corrente elétrica que gera torque e faz com que o eixo do motor gire. Talvez um visual ajudasse:

Como funciona um motor elétrico.
Crédito: Departamento de Física e Astronomia, Georgia State University

Os motores elétricos são muito superiores aos motores de combustão a gás em termos de eficiência, potência e simplicidade. E você os encontra em todos os lugares, não apenas em Teslas subindo as colinas de São Francisco. Eles são usados ​​em tudo, desde girar o disco rígido do seu computador até lavar a louça e manter as coisas frescas nos edifícios. No entanto, os motores elétricos dependem principalmente da rede de energia, que está lentamente mudando para fontes renováveis ​​como a eólica e a solar, mas 63% da energia gerada nos Estados Unidos ainda é de combustíveis fósseis. Na verdade, os motores elétricos são o maior consumidor de eletricidade em todo o mundo, de acordo com a Agência Internacional de Energia, respondendo por 45% do consumo global de energia.

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Os tipos de investidores ESG provavelmente estão pensando neste ponto que deve haver pelo menos algumas empresas desenvolvendo motores elétricos mais inteligentes que funcionem com mais eficiência.

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Claro que existem, começando com a Turntide Technologies, baseada no Vale do Silício. O mantra de marketing da empresa é que um dia ela substituirá todos aqueles motores elétricos desatualizados por seu Smart Motor System, que usa aprendizado de máquina para extrair cada watt de energia potencial. Fundada em 2013, a empresa levantou cerca de $ 103 milhões, com uma fatia de $ 58 milhões chegando apenas este ano em duas rodadas diferentes. A startup anteriormente conhecida como Smart Motor Company atraiu investimentos da BMW e do Climate Pledge Fund de US $ 2 bilhões da Amazon. Outro nome notável é Tony Fadell, o “pai do iPod” e co-fundador do fabricante de produtos para casa inteligente Nest Labs, que o Google engoliu há alguns anos.

O motor elétrico inteligente da Turntide Technology é baseado em um modelo comprovado chamado motor de relutância de comutação, considerado tão confiável que é usado dentro de núcleos de reatores nucleares. No entanto, a geração atual não é terrivelmente eficiente e requer matérias-primas caras como metais de terras raras para produzir. Embora a startup tenha ajustado o design do hardware para torná-lo mais enxuto e ecológico usando peças de commodities, o molho secreto está nos sensores e no software que otimiza continuamente a saída do motor. O motor conectado à nuvem transmite continuamente dados em tempo real para monitoramento remoto que podem detectar possíveis sinais de degradação ou falhas no motor ou equipamento, por exemplo.

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Motor elétrico da Turntide Technologies.
Crédito: Turntide Technologies

A empresa inicialmente focou seus negócios em sistemas HVAC de adaptação, que são relatados (mas não podemos confirmar uma fonte primária confiável) responsável por 40% das emissões globais de CO2. A Turntide afirma que seus retrofits para clientes – Amazon, Five Guys e Sprouts, entre outros – estão gerando uma economia média de energia de 64% de seus sistemas HVAC. Como? Por exemplo, se um prédio está ficando muito quente ou muito frio, o Smart Motor System da Turntide pode diminuir a velocidade do motor, diminuindo a saída de ar condicionado e eliminando o desperdício de energia e, consequentemente, o custo.

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Gráfico comparando os tipos de motores elétricos.
No caso de você querer marcar qual motor elétrico é o melhor. Crédito: Turntide Technologies

A Turntide definitivamente empurra o ângulo ESG em seus negócios, alegando que se todo o setor de HVAC adotasse sua tecnologia, as emissões globais de combustíveis fósseis cairiam 10%. Isso é algo como adicionar sete novas florestas tropicais da Amazônia ao planeta (outro tropo da empresa) – ou simplesmente eliminando a Amazon.com. Embora não tenhamos visto a matemática por trás dos números, é óbvio que os motores elétricos inteligentes da Turntide estão gerando interesse com um dinheiro muito inteligente.

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Enquanto a Turntide Technologies depende dos poderes mágicos do software, uma startup do Texas fundada por uma dupla de pai e filho afirma ter inventado um novo tipo de motor elétrico inteligente. Fundado em 2014, Linear Labs levantou sobre $ 82 milhões, embora sua rodada de empreendimentos de US $ 6 milhões em outubro tenha sido a maior até agora, já que a maior parte de seu capital veio de uma doação de US $ 69 milhões da cidade de Fort Worth. A empresa foi fundada originalmente por Brad e Fred Hunstable para ajudar a levar eletricidade e água potável para nações subdesenvolvidas. O Hunstable mais jovem, Brad, era o CEO da Ustream, uma empresa de streaming de vídeo que a IBM adquiriu por US $ 150 milhões em 2016.

Como os motores elétricos inteligentes podem reduzir as emissões de carbono 2
Crédito: Linear Labs

Um inventor e engenheiro que trabalhou com energia nuclear, pai (Fred) é o cérebro por trás do Hinstável Eelétrico Turbano (ISTO), que a empresa afirma representar uma “metodologia totalmente nova em motores e geradores elétricos em quase 120 anos”. Mais uma vez, somos MBAs e não mecânicos, então é assim que a Linear Labs explica seu design inovador: O HUT é “baseado em um túnel de fluxo magnético inovador com rotores de fluxo axial duplo e de fluxo radial duplo amarrados em torno de um estator, efetivamente criando quatro motores funcionando como um só. ”

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Diagrama ilustrando a eficiência do motor elétrico da Linear Labs.
É tudo sobre o capacitor de fluxo ou algo parecido. Crédito: Linear Labs

Embora pareça que você poderia usar o HET para viajar de volta ao futuro, a mensagem final é que os Hunstables afirmam que seu motor elétrico pode gerar duas a cinco vezes o torque de motores existentes ou geradores de tamanho semelhante com base em seu design. Os engenheiros elétricos podem ler os detalhes técnicos em um artigo sobre o motor HET da IEEE Spectrum Magazine, que fornece uma explicação melhor para leigos sobre o design do motor elétrico inteligente:

Ao contrário dos projetos típicos, o motor CC síncrono não tem enrolamentos finais supérfluos, então 100 por cento de seu material de cobre vai para a conversão de energia. O teor de cobre de um motor típico pode ser reduzido em 30 por cento, gerando torque equivalente, dizem os Hunstables. Portanto, para um determinado nível de torque, o HET consome significativamente menos energia do que os projetos concorrentes.

Como a Turntide, a Linear Labs está examinando uma variedade de indústrias, incluindo o setor de HVAC, embora inicialmente pareça que a startup está visando os mercados de micromobilidade e última milha, como scooters elétricos e drones, bem como o mercado EV maior.

Conclusão

Às vezes, você não sabe o que está ao seu redor até olhar em volta. Se empresas como Turntide Technologies e Linear Labs podem realmente produzir um motor elétrico que é melhor e mais barato do que a tecnologia atual, então elas poderiam ajudar a desencadear uma verdadeira interrupção do tipo LED em um dos componentes industriais mais antigos e onipresentes da atualidade. Afinal, agora é sempre o carro mais sexy que ganha a corrida.

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