Arrefecimento energeticamente eficiente graças ao vento iónico
Spin-off da Empa homenageado
Graças a um novo tipo de amplificador de fluxo de ar para vento iónico, abrem-se campos de aplicação completamente novos para a empresa start-up "Ionic Wind Technologies". No futuro, a tecnologia patenteada deverá ser utilizada principalmente para o arrefecimento de centros de dados e eletrónica de alto desempenho. O spin-off da Empa já ganhou vários prémios.
Os centros de dados consomem grandes quantidades de energia - cerca de 40 por cento só para arrefecer os microprocessadores. Os novos métodos de arrefecimento que utilizam vento iónico podem reduzir drasticamente o consumo de energia. Estes utilizam campos electrostáticos para converter a corrente eléctrica diretamente e de forma energeticamente eficiente num fluxo de ar. Até à data, as baixas velocidades do fluxo de ar gerado têm impedido a sua utilização generalizada. Agora, a empresa spin-off da Empa "Ionic Wind Technologies" conseguiu um avanço: O seu amplificador de fluxo de ar acelera - graças a novos eléctrodos combinados com uma forma de caixa optimizada em termos de fluxo - o vento iónico com muito mais força do que antes. Se, por exemplo, as ventoinhas convencionais dos centros de dados fossem substituídas pela sua tecnologia patenteada, poder-se-ia poupar até 60% da energia de arrefecimento.
Amplificador patenteado
"Aceleramos o ar diretamente, carregando-o eletricamente. Uma vez que a corrente eléctrica é convertida diretamente num fluxo de ar, são eliminadas as etapas intermédias ruidosas e consumidoras de energia através de um motor, rotor ou pá de ventilador", afirma o fundador da spin-off, Donato Rubinetti, explicando o princípio básico do vento iónico. Este princípio já foi utilizado com sucesso num processo de secagem não térmica de fruta desenvolvido na Empa. Como parte de um projeto Innosuisse, a tecnologia foi desenvolvida de modo a que o fluxo de ar pudesse ser mais do que triplicado.
No centro do impulsionador de fluxo de ar patenteado para o vento iónico estão os chamados eléctrodos de agulha. Estes geram vento iónico de forma muito mais eficiente do que os fios anteriormente utilizados. Mas isso não é tudo: as pontas das agulhas estão instaladas numa caixa que utiliza o efeito Coandă. Este princípio fluídico é também utilizado nas asas dos aviões ou nas ventoinhas Dyson - utiliza diferenças de pressão locais para multiplicar o volume dos fluxos de ar. "Em combinação, estas duas inovações representam um enorme passo em frente e fundem-se para formar o chamado "Amplificador de Vento Iónico", que abre campos de aplicação completamente novos com um desempenho significativamente melhor", diz Rubinetti.
Levado ao extremo
Anteriormente, apenas produtos padrão não modificados, tais como pregos de construção, eram utilizados como eléctrodos de agulha para o vento iónico. "As nossas pontas de agulha personalizadas atingem até o dobro da velocidade do fluxo de ar em comparação com os eléctrodos convencionais - e até com menos energia", diz Donato Rubinetti. "Uma ponta não é infinitamente pontiaguda, mas tem uma curva na extremidade. Isto desempenha um papel extremamente importante no desempenho dos eléctrodos de agulha." Inicialmente, o amplificador de corrente de ar foi simulado com fios. No entanto, no laboratório, estes reagiam de forma diferente da calculada no computador, pelo que a equipa de Rubinetti passou a utilizar pontas de agulha.
Uma solução inesperadamente perfeita para o spin-off da Empa: este tipo de elétrodo não só gera uma assimetria muito forte no campo eletrostático, que direciona o fluxo de ar e, assim, o amplifica; as pontas também podem ser acomodadas de forma muito mais compacta nas caixas do que os fios. "A partir daí, tratava-se de otimizar sistematicamente as pontas", recorda o fundador da spin-off. No entanto, o fabrico de pontas de agulha personalizadas não foi nada fácil. Gallen, que também produziram as pontas de tungsténio para as experiências e sugeriram formas de reduzir os custos. "Para nós, enquanto empresa em fase de arranque, é importante que possamos produzir pontas com propriedades idênticas em grandes quantidades e a baixo custo no futuro", afirma Rubinetti.
Poupança de energia superior a metade
De acordo com Donato Rubinetti, a tecnologia desenvolvida é adequada para indústrias que dependem de sistemas de refrigeração, processos de secagem e purificação do ar. "Vejo o potencial sempre que o ar precisa de ser movimentado com uma pequena diferença de pressão. No futuro, no entanto, especialmente no arrefecimento de computadores, servidores ou centros de dados." O "Amplificador de Vento Iónico" patenteado não tem nada a esconder em comparação com os dispositivos convencionais - pelo contrário: os fluxos de ar podem ser movimentados até 60 por cento mais eficientemente. E, dependendo da aplicação, pode poupar-se ainda mais energia: Especialmente na secagem de alimentos, há um ganho adicional de eficiência ao nível do processo, uma vez que os elementos de aquecimento já não são necessários.
A "Ionic Wind Technologies" já foi distinguida com o prémio "Startfeld Rohdiamanten" do St. Galler Kantonalbank para a melhor ideia de negócio. Além disso, o programa privado de financiamento de spin-offs "Venture Kick" e a Gebert Rüf Stiftung estão a fornecer à spin-off da Empa apoio financeiro como parte do programa InnoBooster para levar o produto à maturidade do mercado. "Produzimos nós próprios os amplificadores de fluxo de ar e pretendemos vender componentes no futuro. No entanto, como temos patentes e outras ideias, um modelo de licença também pode ser concebível no futuro", diz Donato Rubinetti, que atualmente também é financiado pela Fundação Nacional Suíça para a Ciência (SNSF) e pela Innosuisse como "BRIDGE Fellow" e está a desenvolver a sua ideia na Empa. "Não será fácil, mas estamos a resolver problemas importantes, o que nos motiva a continuar".
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Alemão pode ser encontrado aqui.
Publicação original
Donato Rubinetti, Kamran Iranshahi, Daniel Onwude, Julien Reymond, Amirmohammad Rajabi, Lei Xie, Bart Nicolaï, Thijs Defraeye; "Ionic wind amplifier for energy-efficient air propulsion: Prototype design, development, and evaluation"; Cleaner Engineering and Technology, Volume 19
Donato Rubinetti, Kamran Iranshahi, Daniel I. Onwude, Bart M. Nicolaï, Lei Xie, Thijs Defraeye; "Energy-saving discharge needle shape for electrohydrodynamic airflow generation"; Journal of Electrostatics, Volume 127
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