Motivados por la necesidad de eliminar los costosos imanes de tierras raras en las turbinas eólicas de transmisión directa a gran escala, los investigadores de Sandia National Laboratories desarrollaron un tipo fundamentalmente nuevo de contacto eléctrico giratorio. Sandia ahora está lista para asociarse con la industria de energía renovable para desarrollar la próxima generación de turbinas eólicas de transmisión directa.

La tecnología Twistact de Sandia adopta un enfoque novedoso para transmitir corriente eléctrica entre un marco estacionario y giratorio, o entre dos conjuntos giratorios que tienen diferentes velocidades o dirección de rotación, ideal para su aplicación en turbinas eólicas.

"Twisact se originó al hacernos algunas preguntas realmente desafiantes", dijo Jeff Koplow, científico e ingeniero investigador de Sandia. "Sabíamos que podría cambiar las reglas del juego si podíamos encontrar una forma de sortear la vida útil limitada de los contactos eléctricos rotativos convencionales".

"Comencé a pensar que tal vez no se haya pensado todavía en todas las arquitecturas de contactos eléctricos giratorios imaginables", dijo Koplow. "Pasamos mucho tiempo considerando si había otra forma plausible".

La innovación resultante, Twistact, utiliza un dispositivo de contacto rodante puro para transmitir corriente eléctrica a lo largo de una ruta de resistencia ultrabaja. La tecnología demuestra ser beneficiosa para reducir costos, mejorar la sustentabilidad y reducir el mantenimiento.

Eliminar la dependencia de los metales de tierras raras

La mayoría de las turbinas eólicas a escala de servicios públicos actuales dependen de imanes de tierras raras, dijo Koplow. Estos materiales tienen un alto costo inicial y son vulnerables a las incertidumbres de la cadena de suministro.

En 2011, por ejemplo, hubo una crisis en la cadena de suministro de materiales de tierras raras que hizo que se disparara el precio del neodimio y el disprosio, los dos elementos de tierras raras ampliamente utilizados para tales imanes. Esto tenía el potencial de bloquear el crecimiento de la industria eólica. El equipo de Sandia comenzó a desarrollar Twistact en ese momento como una cobertura para proteger la creciente industria eólica de futuras interrupciones.

"Cuando se sopesa el hecho de que los metales de tierras raras siempre han sido escasos, que su minería es notoria por su impacto ambiental adverso y que las aplicaciones de la competencia, como los vehículos eléctricos, también están demandando metales de tierras raras, el valor la propuesta de Twistact se vuelve clara", dijo Koplow.

Sin costos de mantenimiento o reemplazo

Además, la tecnología Twistact de Sandia aborda dos procesos de degradación física comunes a los conjuntos de escobillas o anillos deslizantes de alto mantenimiento:contacto deslizante y arco eléctrico. Estos factores limitantes reducen el rendimiento de los contactos eléctricos rotativos tradicionales y provocan una vida útil corta y altos costos de mantenimiento o reemplazo.

Twistact, por otro lado, ha demostrado a través de pruebas de laboratorio que es capaz de operar durante el tiempo de servicio completo de 30 años de una turbina de varios megavatios sin mantenimiento ni reemplazo.

Otras posibles aplicaciones de la tecnología incluyen motores y generadores síncronos, vías férreas electrificadas y torres de radar. Twistact también podría usarse para reemplazar cepillos o anillos deslizantes en aplicaciones existentes. + Explora más

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