Baterias mais novas (parte superior) e melhor gerenciamento de sistemas como geradores móveis (parte inferior) contribuem para o uso eficiente de energia
Como os combustíveis fósseis são escassos e caros, os militares estão procurando alternativas aos métodos atuais de fornecimento de energia às bases e equipamentos do teatro de operações (TMD). Vamos ver como a indústria está impulsionando a inovação nesta área
"Desde 2001, mais de 3.000 soldados e contratados dos EUA no Iraque e no Afeganistão perderam a vida ou foram feridos em ataques a comboios de abastecimento de combustível e água", afirmam as estatísticas do Departamento de Defesa.
No entanto, uma redução de 10% no consumo de combustível em cinco anos teria salvado a vida e a saúde de 35 soldados dos comboios de transporte no mesmo período; os dados são retirados de estudo da empresa de auditoria Deloitte, publicado em 2009. No momento, não foram fornecidos dados para o período 2009-2014 sobre as perdas associadas às colunas de abastecimento de água e combustível.
Anteriormente, estimava-se que havia um ferido ou morto em cada um dos 24 comboios de combustível. Por exemplo, em 2007, apenas no Iraque e no Afeganistão, o exército dos EUA conduziu 6.030 comboios de combustível. Isso levou a um novo projeto de lei apresentado ao Senado este ano, o Ato de Segurança Energética do Departamento de Defesa de 2014, que visa ajudar as operações militares a se tornarem mais eficientes em termos de energia e depender menos de combustíveis fósseis.
O objetivo não é apenas economizar dinheiro no orçamento do Pentágono, mas também reduzir a necessidade de comboios de combustível e, em última instância, reduzir os riscos para os militares.
O Departamento de Defesa dos Estados Unidos é atualmente o maior consumidor individual de combustível, exigindo cerca de 90 milhões de barris de petróleo a um custo de quase US $ 15 bilhões por ano. 75% desse valor vai para atender às necessidades das forças ativas e, até 2025, prevê-se um aumento de 11%.
Colaboração
Não apenas os Estados Unidos prestaram muita atenção não apenas à eficiência do combustível, mas também à chamada “energia inteligente”. Em 2012, a OTAN criou um grupo de trabalho para identificar as soluções de economia de energia mais promissoras e iniciar projetos multinacionais para as coordenar. A OTAN também considerou a possibilidade de integrar o conceito de energia inteligente nos documentos que definem a estratégia e os padrões da aliança.
Na sequência de uma reunião em maio de 2012, a SENT (Equipe de Energia Inteligente) foi criada e é financiada pelo Programa Ciência para a Paz e Segurança da OTAN. O grupo é gerido pelo Centro de Segurança Energética da OTAN da Lituânia e pelo Departamento Conjunto do Ambiente das Forças Armadas Suecas. A equipe é formada por especialistas de oito países, incluindo seis Aliados (Canadá, Alemanha, Lituânia, Holanda, Reino Unido e Estados Unidos) e dois parceiros (Austrália e Suécia).
“Queremos que os soldados e comandantes entendam que a economia de energia tem um impacto direto na segurança e na vida dos soldados”, disse Susan Michaelis, uma oficial de energia inteligente na sede da OTAN. “Libera recursos para a missão central da OTAN, que atualmente se concentra na proteção de comboios de combustível”.
Ela acrescentou que a SENT está considerando acordos de padronização da OTAN sobre “energia inteligente, que deve incluir a instalação de medidores inteligentes nos campos militares existentes; projeto geral de futuros acampamentos; treinamento e participação de especialistas; treinamento geral incluído no treinamento militar geral; e um esquema de recompensa para oficiais que conseguiram reduzir o consumo de combustível."
Sobrecarga total
Os militares dos EUA e da OTAN realizaram os chamados cálculos de custo total de combustível (FBCF), que levam em consideração todos os fatores operacionais na cadeia de fornecimento de energia, incluindo transporte, infraestrutura, recursos humanos, manutenção, segurança e armazenamento de energia.
Portanto, um galão (3,785 litros) de combustível custando até $ 3,50 por galão (77 centavos por litro) em um poço dos EUA (77 centavos por litro) pode chegar a mais de $ 100 por galão ($ 22 por litro) depois de ser entregue à linha de frente para o nordeste do Afeganistão.
De acordo com esses cálculos, fontes alternativas de energia e soluções inteligentes de energia, que não podem ser financeiramente competitivas no dia a dia devido aos altos custos de capital inicial, são cada vez mais justificadas no campo de batalha.
O presidente da Earl Energy, Doug Morehead, disse: "Para ser honesto, quando você começa a pagar US $ 15 por galão, grande parte da nova tecnologia faz sentido."
Na verdade, se um sistema combinado de armazenamento de energia solar e reserva não é econômico para a vida doméstica e cotidiana, então é inestimável quando implantado nas forças armadas, especialmente quando você olha para ele com todos os componentes do FBCF.
Em junho de 2013, no exercício NATO Capable Logistician 2013 na Eslováquia, o exército holandês demonstrou uma tenda coberta com células solares. O exército já instalou 480 metros quadrados de painéis solares em Mazar-i-Sharif, no Afeganistão, que atualmente geram 200 kWh. Segundo o especialista em energia do exército holandês, tenente-coronel Harm Renes, "o investimento já valeu a pena".
Em linha com as tendências
O Departamento de Defesa dos EUA hospeda um Desafio de Tecnologia de Energia de Defesa (DETC) anual para ficar por dentro das últimas tendências de energia inteligente e selecionar aquelas que podem ser levadas adiante para ajudar os militares a reduzir significativamente sua dependência de combustível fóssil. O Pentágono alocou US $ 9 bilhões para programas de eficiência energética para 2013-2017.
Em novembro de 2013, a Sierra Energy com sua usina FastOx foi selecionada como a vencedora da competição DETC 2013 realizada como parte da reunião anual de energia de defesa.
O presidente da Sierra Energy, Mike Hart, disse: “As forças armadas dos EUA têm uma diretoria inteira que trata da gestão de resíduos e da redução da dependência de combustíveis fósseis, pois isso os torna estrategicamente vulneráveis. Uma solução capaz de gerar energia própria tem um impacto significativo em vários aspectos, incluindo o aumento da segurança, independência e sustentabilidade ambiental.”
“Nossa tecnologia de transformação de resíduos em combustível foi identificada como uma tecnologia-chave em 2009 e, portanto, o Centro de Testes de Energia Renovável do Departamento de Defesa a colocou em sua lista de prioridades. Em alguns casos, ao processar 10 toneladas de resíduos, podemos gerar cerca de 500 kWh de eletricidade sem interromper seu fornecimento."
Fábrica FastOx da Sierra Energy
Escória não lixiviada
Esta tecnologia em poucas palavras. Oxigênio e vapor são injetados, aquecendo o resíduo a 2200 ° C (sem combustão); isso permite que qualquer material seja usado, desde que contenha carbono. Quaisquer metais residuais, cinzas ou substâncias inorgânicas são derretidos em um líquido, que é drenado para o fundo, permitindo que os metais sejam recuperados. O restante sai como escória não branqueada que pode ser utilizada para pavimentação. Os dois gases gerados (70% de monóxido de carbono e 30% de hidrogênio) vão para as células a combustível, que só liberam calor e água.
“Este sistema modular pode ser descartado em qualquer área”, disse Hart. O sistema está atualmente sendo refinado para ser embalado em seis a sete contêineres ISO padrão para uma implantação rápida e fácil.
A tecnologia de célula de combustível provavelmente será a opção preferida para substituir os geradores a diesel no campo, especialmente em unidades menores. O Instituto Alemão de Tecnologia Química Fraunhofer está desenvolvendo uma célula de combustível de hidrogênio portátil para as forças armadas alemãs que é silenciosamente capaz de gerar 2 kW de eletricidade. O sistema usa energia solar para dividir a água em oxigênio e hidrogênio.
No entanto, Chris Andrews, gerente de projeto da empresa australiana independente de geração de energia Eniquest, comentou sobre o amplo interesse em sistemas de combustível alternativo e o aumento do uso de energia renovável: a força e a previsibilidade do fornecimento superam os benefícios da redução do uso de combustível fóssil."
A Eniquest fornece ao exército afegão uma variedade de alternadores silenciosos e estações de distribuição de energia AC e DC. Andrews observou: "As melhorias na tecnologia, especialmente no armazenamento de energia / tecnologia de bateria que podem rivalizar com a energia específica de combustível fóssil, serão importantes para se afastar do uso de combustível fóssil em aplicações militares."
Objetivos imediatos
Embora o foco possa ser a eliminação gradual da dependência de combustíveis fósseis a médio e longo prazo, o objetivo imediato é reduzir significativamente seu uso por meio de uma variedade de métodos.
Uma das abordagens é aumentar a eficiência dos geradores que já estão nos cinemas. Earl Energy ganhou recentemente um contrato com o Departamento de Defesa para seu programa de Sistemas de Energia Híbrida Elétrica Móvel (MEHPS), que pode levar à compra de cerca de 50 unidades FlexGen. A tecnologia do sistema foi anteriormente adotada pelo Corpo de Fuzileiros Navais, que testou um protótipo de 6 kW em operação em 2010. Em seguida, foi anunciado que essa tecnologia reduzirá o consumo de combustível no campo de batalha em mais de 80%.
Durante os testes no Afeganistão, o sistema Earl Energy FlexGen permitiu que os geradores funcionassem de três a seis horas por dia, em vez de 24 horas por dia, sete dias por semana.
“Foi um reflexo de como a produção ineficiente de energia no campo de batalha agora é acompanhada por toda a tecnologia que temos”, disse Morehead. “As redes são adaptadas para geração de energia de pico, já que os militares nunca devem ter a energia disponível para apoiar suas operações. E o mesmo, infelizmente, se aplica a um sistema como um gerador. Eles trabalham neste espaço operacional 24 horas por dia, 365 dias por ano, independentemente de necessitarem de energia ou não. É como um carro que você nunca desliga, mesmo quando não o está usando."
O sistema híbrido FlexGen usa um gerador a diesel automatizado com recursos de start-stop, que é combinado com fontes de energia renováveis e um grande dispositivo de armazenamento de energia. O gerador funciona com capacidade total e, quando sobrecarregado, carrega as baterias. Se as baterias estiverem suficientemente carregadas para lidar com o consumo de eletricidade, o gerador será desligado. Durante os testes no Afeganistão, o sistema permitiu que os geradores funcionassem de três a seis horas por dia com uma eficiência média de combustível de mais de 50%.
Earl Energy é atualmente o principal contratante do Corpo de Fuzileiros Navais e está desenvolvendo a próxima geração do sistema de energia portátil de 10 kW. A empresa vendeu 12 sistemas de teste; no futuro, novos contratos prevêem a compra de até 50 sistemas FlexGen.
O abastecimento de energia está melhorando
O Departamento de Defesa britânico possui Power FOB, um sistema inteligente de armazenamento e gerenciamento de energia que permite a introdução de fontes renováveis e tecnologias de economia de energia. O sistema permite que você economize até 30% de combustível devido ao acúmulo de energia gerada por geradores a diesel e painéis solares, e redistribua na hora certa para os consumidores certos.
Todas essas tecnologias contam com soluções avançadas de bateria para armazenamento de energia; neste caso, as fontes de energia renováveis podem se tornar verdadeiramente implantáveis.
Morehead acrescentou: “A necessidade diária de quilowatt-hora do soldado está aumentando constantemente, pois ele carrega mais consumidores de energia do que nunca. O soldado moderno precisa de 10 vezes mais energia do que há 15 anos."
A empresa britânica Lincad fabrica uma linha de baterias inteligentes Lithium Ion Power Source (LIPS). Seu modelo LIPS 5 tornou-se o de maior sucesso no catálogo da empresa; mais de 17.500 unidades foram fornecidas ao Departamento de Defesa britânico e outros clientes em todo o mundo. Como comentou um executivo da empresa: “A primeira bateria LIPS foi lançada em 2000, pesava aproximadamente 3,5 kg e tinha capacidade de 12 Ah. O mais novo LIPS 10 pesa o mesmo, mas tem capacidade de 23 Ah, reduzindo drasticamente a carga de logística para o soldado."
Além de fornecer baterias recarregáveis duráveis, a Lincad também fabrica uma linha de carregadores de bateria. Um porta-voz da empresa disse: “Nos últimos anos, a tecnologia de armazenamento de energia solar se desenvolveu rapidamente e, portanto, surgiram as soluções de Carregador Solar e Recuperador de Energia da Lincad. Havia também a necessidade de carregamento móvel dos carros durante a condução. Os veículos já estão gerando energia a partir de seus geradores e isso está implementado no carregador veicular Lincad DC. O advento desses carregadores significa que os usuários não precisam carregar muitas baterias."
Os soldados às vezes carregam até 10 kg de baterias que precisam ser recarregadas, e a grande capacidade das baterias e soluções de carregamento flexíveis reduzem a necessidade de retornar à base, o que pode afetar positivamente o cumprimento de uma missão de combate.
