Il riscaldamento globale sta aumentando di giorno in giorno e si prevede che avrà un effetto devastante di vasta portata, di lunga durata sul pianeta Terra. Per combattere la situazione, diverse aziende stanno facendo la loro parte. Aerostrovilos Energy, la start-up automobilistica incubata da IIT-Madras si è unita al carrozzone nel 2017 con l'idea di sviluppare turbine a gas utilizzate principalmente per la propulsione aerospaziale o la grande generazione di energia da decine a centinaia di MW. Le turbine a gas sono i dispositivi di combustione più puliti in grado di adattarsi a una varietà di combustibili, creando così un ecosistema neutro al carbonio con l'aiuto dei biocarburanti.
Curiosi di conoscere l'azienda e quanto siano efficaci le sue soluzioni nel ridurre l'impatto sull'ambiente, abbiamo incontrato Rohit Grover, co-fondatore e CEO di Aerostrovilos Energy. Mentre perseguiva la laurea e il master in ingegneria aerospaziale, Rohit si è appassionato alla tecnologia e ha capito che c'è un enorme divario nello sviluppo della tecnologia dei motori a reazione in India. Voleva fare da pioniere e lavorare per apportare cambiamenti nella tecnologia dei motori a reazione.
Prendendo del tempo dal suo programma fitto di appuntamenti, Rohit ha condiviso l'idea alla base dell'avvio dell'azienda, lo stile di lavoro, la storia di successo di Aerostrovilos Energy e molto altro con il team di CircuitDigest.
D. "Aerostrovilos Energy" è nota per la produzione della prima turbina a gas indigena per la produzione di energia in India. Come è stato il tuo viaggio per ottenere questo risultato?
Abbiamo avviato questa azienda nel 2017 con un piccolo team di tre ragazzi e ora ci siamo espansi a un team multidisciplinare di 10 membri con molti di loro dall'IIT Madras e anche da altri IIT. Siamo grati per l'immenso supporto che abbiamo ricevuto dai laboratori IIT Madras, ovvero l' NCCRD che è il più grande centro di ricerca al mondo per questa tecnologia. Abbiamo anche avuto la fortuna di poter essere incubati presso la cella di incubazione IIT Madras, classificata come la migliore del paese per le sue startup deep tech. Inizialmente abbiamo iniziato con lo sviluppo di una macchina da 20kW che ruotava attorno all'acquisto di alcuni componenti e al test dei nostri componenti IP esistenti. Andando avanti, siamo entrati nello sviluppo interno completo di un sistema da 100kW da zero.
D. Per favore, fai luce sui sussidi che Aerostrovilos Energy ha ottenuto. Quanto si è dimostrato utile IITM?
Abbiamo avuto la fortuna di ricevere un sostegno finanziario come sovvenzione da Bharat Petroleum come parte del loro progetto Ankur per lo sviluppo del nostro prodotto. Siamo anche stati in grado di adottare la tecnologia del laboratorio NCCRD sulla combustione delle turbine a gas che rende il nostro sistema di gran lunga migliore di qualsiasi tecnologia esistente per le turbine. Inoltre, siamo grati di ricevere supporto dalla cellula di incubazione per finanziamenti, collegamenti con investitori, mentori e altre strutture legali e CS.
D. Parlaci di LX-101, il micro generatore di turbina a gas da 100kW. Quali sono le principali applicazioni di queste turbine?
Oggi le Micro Turbine per 100kW di potenzasono utilizzati in operazioni di alimentazione continua off-grid come piattaforme petrolifere, energia decentralizzata, cogenerazione industriale. Queste applicazioni in genere hanno una rete inaffidabile che rende le turbine estremamente affidabili come una soluzione perfetta. Ha requisiti di funzionamento e manutenzione estremamente bassi. Tuttavia, a causa del costo del capitale estremamente elevato, tipicamente 10 volte superiore a quello di un gruppo elettrogeno diesel, non è stato utilizzato come alimentazione di riserva ma solo come alimentazione principale, quindi ha una quota di mercato molto ridotta. All'inizio degli anni 2010, quando i costi della batteria erano alti; i generatori a turbina sono stati provati come estensori di portata da molte aziende e non sono passati a una scala di produzione a causa dei costi elevati. Ora con la nostra innovazione,siamo in grado di ridurre il fabbisogno di materiale alla categoria meno esotica e automobilistica, riducendo così i costi alla pari con la tecnologia del motore diesel esistente. Ciò gli consente ora di trovare applicazioni nel mercato dei gruppi elettrogeni diesel e dei veicoli elettrici.
D. Come funzionano queste Turbine Micro Gas Flessibili (MGT) per combustibili? Qual è il suo significato?
Le micro turbine a gas sono simili alla tecnologia Jet Engine che alimenta un aereo o grandi centrali elettriche basate su turbine a gas che alimentano le nostre città. Queste sono una versione miniaturizzata dello stesso. Mentre il più grande può arrivare da pochi Megawatt a 100 Megawatt, ma la micro turbina è compresa tra 20 e 200 Kilowatt.
La tecnologia di base è la stessa che utilizza il ciclo Brayton in cui l'aria in ingresso viene compressa a una pressione più elevata, bruciata in una camera di combustione ed espansa attraverso una turbina per creare la potenza dell'albero che può essere utilizzata per far funzionare un generatore. A differenza delle turbine più grandi, le microturbine possono essere completamente prive di olio. Le micro turbine in linea di principio sono flessibili per il carburante, il che richiede alcune modifiche alla camera di combustione per diversi combustibili. Tuttavia, con la nostra esclusiva tecnologia della camera di combustione, non abbiamo bisogno di farlo neanche. Per il carburante liquido o gassoso, è necessaria una piccola modifica nella linea del carburante per selezionare il carburante e la stessa macchina può funzionare con diverse varietà di combustibili a partire da CNG, GPL, diesel, benzina, biogas, biodiesel, ecc.
Le turbine, a differenza dei set DG, bruciano il combustibile completamente come un bruciatore a GPL nelle nostre stufe da cucina e hanno pochissime emissioni inquinanti. Anche i livelli di emissione sono 20-30 volte inferiori rispetto al BSVI più rigoroso. Sono 5 volte più piccole di dimensioni e 8 volte più leggere di un motore diesel a parità di potenza.
D. Come possono essere utilizzate le Micro Turbine a Gas (MGT) nelle automobili? Quali vantaggi ha rispetto ai motori IC e ai veicoli elettrici?
Le micro turbine a gas sono già state provate prima nel veicolo, ma sono state accoppiate meccanicamente al gruppo propulsore per azionare il veicolo. Tuttavia, nel caso attuale, produrranno energia elettrica e verranno utilizzati per alimentare il motore elettrico di un veicolo elettrico. Questo è simile a un EV ibrido di serie in cui abbiamo un generatore di bordo, che in questo caso sarà un generatore a turbina. Essenzialmente, sarà un EV nella parte anteriore con un propulsore EV e con il 90% della batteria sostituita da un generatore MGT adatto.
I generatori MGT hanno diversi vantaggi rispetto ai motori IC. In linea di principio, sono flessibili in termini di carburante e possono funzionare con una varietà di combustibili liquidi e gassosi, compresi i biocarburanti. Sono 8 volte più leggeri e 10 volte compatti di un ICE, vibrazioni quasi nulle e il rumore può essere facilmente contenuto con una custodia. Una tecnologia adatta per la combustione che stiamo introducendo chiamati risultati iniezione diretta magra emissioni inquinanti significativamente inferiore e con una migliore efficienza, CO- 2 impronta arriva anche in modo significativo. ICE ha un periodo di manutenzione di 500 ore (30.000 km) e una durata di 10.000 ore (6, 00.000 km), mentre le turbine avranno un ciclo di manutenzione di 10.000 ore e una durata di vita di 40.000 ore, che è di gran lunga superiore a ICE.
I vantaggi rispetto a un veicolo elettrico diventano enormi quando si considerano i veicoli commerciali pesanti che sono necessari per trasportare merci per lunghe distanze. Le attuali limitazioni nella tecnologia delle batteriein densità e portata ne limitano l'utilizzo in questo segmento di veicoli ed è qui che le turbine giocheranno un ruolo importante in futuro e rappresenteranno la tecnologia di riferimento per questo segmento per molti decenni a venire. Oggi sono disponibili metodi di produzione che possono consentire la produzione di turbine alla rinfusa e qui, la nostra tecnologia LDI gioca un ruolo importante nel ridurre CapeX per la turbina e in generale per il Turbine Electric Vehicle (TEV) in modo tale che CapEx sarà alla pari con un ICE. Inoltre, con una trasmissione elettrica, può dare una migliore economia e produrre OpeX quasi alla pari con EV con combinazione di gasolio e metano. Le batterie hanno una durata limitatadi circa 8 lakh km, mentre il Turbine può proseguire per 3-4 volte. Infine, il vantaggio della flessibilità del carburante si traduce nella capacità di utilizzare diesel, benzina, infrastrutture CNG e, in seguito, il passaggio al bioetanolo e al biodiesel può essere fatto senza problemi.
D. Questi MGT sono abbastanza compatti da stare nelle automobili? Come sarebbe la performance rispetto a un veicolo elettrico?
Le turbine possono adattarsi facilmente a un veicolo poiché è più leggero dell'ICE. Come ho detto prima nella parte anteriore, è come un veicolo elettrico e guidato da un motore elettrico. La turbina fornisce la principale fonte di energia per questi motori con un piccolo pacco batteria che verrà utilizzato per una certa potenza extra per l'accelerazione rapida o che verrà caricato durante la frenata.
D. L'obiettivo principale dei veicoli elettrici è per i suoi vantaggi ambientali, può MGT competere con i veicoli elettrici in termini di inquinamento atmosferico?
Si assolutamente! Il settore su cui ci stiamo concentrando sono i veicoli pesanti e sono quelli che sono uno dei maggiori responsabili dell'inquinamento e la tecnologia delle batterie potrebbe richiedere altri 20 anni a livello globale per raggiungere le economie sviluppate e forse molto di più per l'India. Quindi, se lo confrontiamo con un camion ICE esistente che rimarrebbe lo stesso per i prossimi 30-40 anni, possiamo fare passi da gigante nella riduzione delle emissioni. Puntiamo anche sul metano e sui combustibili a base di biocarburanti insieme all'elettrificazione come parte del piano governativo per l'energia futura per ridurre le emissioni. Ecco alcuni numeri come riferimento per un camion / autobus.
rispetto a ICE- 100 tonnellate di CO 2; 50 tonnellate di CO e NOx, riduzione di 10 tonnellate di PM all'anno.
rispetto a EV (considerando la rete con la sua impronta di carbonio) - 50 tonnellate di CO 2 all'anno
D. Le automobili con motore MGT saranno più economiche dell'IC Engine?
Sì, il costo del carburante può diminuire in modo significativo fino a 3 volte con l'uso misto di diesel e metano rispetto all'ICE.
D. Hai già testato le tue turbine su automobili? Quali sfide ti aspetti dal processo?
Dobbiamo ancora testare le nostre turbine con un veicolo e per questo stiamo lavorando a stretto contatto con alcuni OEM che sono nel segmento dei veicoli commerciali. Forniremo loro la macchina. La sfida che potremmo affrontare sarebbe l'integrazione della tecnologia con la loro piattaforma. Inoltre, potrebbero esserci alcune sfide dal punto di vista normativo in termini di sovvenzioni e sconti GST, ecc. Le turbine sono più pulite del ghiaccio e dovrebbero anche rientrare in sovvenzione. Altre nazioni forniscono sussidi per veicoli con un nuovo concetto come un ibrido. Anche questo deve essere fatto qui.
D. Gli MGT flessibili per il carburante diventeranno la corrente principale nella sostituzione dei set DG esistenti per l'alimentazione di backup. Quanto è vero?
È uno scenario plausibile. Le turbine esistono dagli anni '40 -'50. Hanno sostituito i motori a pistoni, quindi per la loro superiore affidabilità e prestazioni, e con alcune innovazioni che stiamo portando; possono certamente fare lo stesso per le applicazioni terrestri inclusi i set DG. L'USP della turbina risiede nella sua flessibilità del carburante o nella capacità di utilizzare combustibili a basso potere calorifico o sporchi come biogas, syngas, ecc. Una volta stabilita la produzione basata sul volume per le turbine a gas utilizzando i materiali più economici esistenti e gli standard di produzione utilizzati per realizzare un componente simile a una turbina chiamato Turbocompressore, possono competere con i set DG su vari aspetti che includono efficienza, affidabilità, emissioni, ecc..
D. La vostra azienda ha ridotto di 10 volte il costo iniziale dei micro generatori a turbina a gas. Come è stato possibile? Quali difficoltà hai dovuto affrontare?
Alcuni di voi potrebbero conoscere Turbocharger. Questi sono simili a un MGT in termini di costruzione e principio. Sono prodotti sfusi e vengono utilizzati con ICE alimentati a diesel per migliorarne le prestazioni. Sono prodotti in serie utilizzando materiali più economici e processi di produzione consolidati. Intendiamo utilizzare lo stesso processo per realizzare i nostri MGT e il problema qui è la nostra tecnologia LDI che ora rende possibile utilizzare questi processi per realizzare un MGT.
Abbiamo dovuto pensare dal primo principio e capire perché le turbine a gas non possono essere più economiche e cosa impedisce loro di esserlo e ci siamo resi conto che era la selezione di materiali esotici che entra nella macchina di livello aeronautico. Ma per applicazioni automobilistiche con alcuni cambiamenti nella nostra regione del combustore, siamo riusciti ad abbassare le temperature che non ci richiedevano di utilizzare quei materiali esotici e processi di produzione adottati per turbine di grado aeronautico o motori a reazione.
D. Quali sono gli altri prodotti tecnologicamente avanzati che devono essere realizzati dalla vostra azienda?
La prima linea di prodotti che stiamo progettando è una gamma di prodotti da 120 kW per applicazioni per veicoli commerciali pesanti. In seguito, introdurremo prodotti adatti a diversi segmenti di veicoli commerciali con livelli di potenza che vanno da 20kW a 200kW. Per il mercato dei gruppi elettrogeni, utilizzeremo gli stessi prodotti e inizieremo a combinarli e possiamo offrire una capacità fino a 1 MW per la generazione di energia distribuita che utilizza combustibili più puliti come gas naturale, biogas o gas di produzione. Nel tempo, introdurremo ulteriori innovazioni nella nostra tecnologia per vari sottosistemi che stiamo attualmente importando.