Desenvolvimento de conceito - bateria MAD – (MAgnetic spring Disk)

Abstract

A integração de sistemas de armazenamento de energia (ESS) na gestão da produção e planeamento de grandes centrais elétricas é um dos objetivos mais cobiçados da atualidade. As tecnologias existentes não são ainda suficientemente capazes de responder ao problema e, não só o planeta mas também a economia começam a sentir as consequências. A ciência e a engenharia têm feito progressos no melhoramento das tecnologias atuais no sentido de alargar as suas aplicabilidades.Na presente dissertação pretende-se explorar um conceito inovador de ESS baseado na interação magnética entre ímanes permanentes, a bateria MAD. O texto começará por dar a conhecer alguns dos principais sistemas de armazenamento de energia da atualidade, bem como os vários tipos de áreas onde estes se aplicam e também as características que permitem diferenciar as demais tecnologias. Neste contexto, abordam-se as principais vantagens de ESS incorporados na rede de gestão e produção de energia elétrica bem como as consequências da utilização deficiente dos mesmos. Seguir-se-á um estudo numérico para averiguar qual a melhor configuração e geometria para posterior construção do modelo MAD, utilizando o software EMS da EMWorks. O desenho mais promissor encontrado segue o principio de uma mola linear como base para o armazenamento de energia potencial, no entanto, este efeito mola surge de forças atrativas e repulsivas entre campos magnéticos. Cumprindo as premissas resultantes dos estudos numéricos, o texto termina com a construção do modelo proposto, com o objetivo de servir de prova de conceito a esta nova tecnologia. Algumas das conclusões mais importantes deste trabalho são a possibilidade de conceber um ESS com auto-descarga nula e a demonstração da viabilidade de um conceito alternativo de armazenar energia de forma compacta, sem impactos ambientais negativos e com a vestalidade de poder ser aplicado em qualquer parte do mundo, independentemente de quaisquer fatores geológicos ou geográficos.

Integrating energy storage systems (ESS), in large management of energy production is probably one of the holy grails of the present days. The existing solutions are not yet enough to face the problem and, not only the environment but also the economy are starting to feel the consequences. Progress is being made to improve the current technologies, to make them viable for such applications. This paper explores a new concept of ESS, the MAD Battery, based on force interactions between permanent magnets. At first, the reader will be introduced with some of the most important ESS technologies in the market, as well as the tools needed to compare them. At this point, it is going to be discussed some of the most important advantages of integrating ESS on the electric grid, as well as the consequences of the lack of investment in this area. Later on, will be considered a numeric approach making use of EMS software by EMWorks to find the best suitable design before any model construction or experiments. The most promising design found follows the principle of a linear spring as the basis for the storage of potential energy, however, this spring effect arises from attractive and repulsive forces between magnetic fields.Following the principles that resulted in the numeric studies, this paper ends with what concerns the construction of a model that proves this new MAD concept.Some of the most important conclusions are the possibility of conceiving an ESS technology without self-discharge, no environmental impacts and with the versatility to be implemented in any place, regardless of any geologic or geographical factors.