Navegando na energia sustentável. A Prototipagem Digital, tendo como base o Autodesk® Inventor®, ajuda a Icelandic Hydrogen a ser a pioneira no primeiro navio comercial para alto mar do mundo equipado com hidrogênio.

Resumo do projeto A Icelandic Hydrogen (IceH2), uma fabricante pioneira de geradores a hidrogênio e soluções de infraestrutura de energia renovável, usa a solução da Autodesk® para Prototipagem Digital para ajudar a desenvolver produtos inovadores, que fazem - como seu próprio slogan diz - do “H2, o combustível de amanhã, aqui, hoje”. Para um projeto, a IceH2 projetou, fabricou e ajudou a instalar uma unidade de energia auxiliar a hidrogênio (APU) a bordo de um barco de turismo para observação de baleias - fazendo dele, a primeira embarcação comercial para alto mar do mundo equipada com hidrogênio. Embora o navio seja impulsionado por um motor a diesel regular, a APU da IceH2 fornece eletricidade à base de hidrogênio para fazer funcionar luzes, máquinas de navegação e outros equipamentos elétricos - cortando o consumo de petróleo, reduzindo o ruído do motor e produzindo apenas vapor de água como subproduto.

Para desenvolver a APU, a IceH2 confiou nos softwares Autodesk® Inventor® e AutoCAD® Electrical para:

• Projetar, visualizar e simular todos os componen-tes da APU - incluindo grandes conjuntos - antes da fabricação;

• Integrar ferramentas 2D e 3D de software mecânico e elétrico para o projeto simultâneo de sofisticados sistemas de mecatrônica;

• Simular o comportamento da APU em condições de operação, ajudando, assim, a garantir a segu-rança do navio, da tripulação e dos passageiros;

• Concluir rapidamente este projeto pioneiro de demonstração em menos de sete meses.

O desafio A Islândia, uma nação insular localizada na costa sudeste da Groenlândia, no norte do Oceano Atlântico, é líder mundial em pesquisa, desenvolvimento e uso de tecnologia de energia renovável. Graças a seus caudalosos rios e cachoeiras, bem como à atividade vulcânica sob a sua crosta, toda a produção de calefação e energia elétrica da Islândia é hidrotérmica ou geotérmica. Além disso, um movimento nacional, que envolve o governo, a academia e a indústria, patrocina a energia de hidrogênio como meio de reduzir a dependência da importação de combustíveis fósseis - como petróleo e gasolina.

Icelandic HydrogenHistória de sucesso de cliente

Autodesk® Inventor® AutoCAD® Electrical

Fizemos este projeto em um tempo muito curto. Assinamos os últimos contratos em outubro de 2007 e o projeto foi inaugurado em 24 de abril do ano seguinte. Isso jamais poderia ter sido feito sem o Inventor. —Hallmar Halldors Diretor Executivo da Icelandic Hydrogen

Imagem cortesia de Icelandic Hydrogen

Os benefícios potenciais da substituição dos combustíveis fósseis por hidrogênio são particularmente importantes para uma das principais indústrias da Islândia, a pesca comercial. Atualmente, a frota da nação, com mais de 1.300 embarcações de pesca, opera com petróleo e óleo diesel importados. Um estudo recente mostrou que, para cada quilograma de peixe processado, os navios queimam 1,1 litros de combustível. Se as embarcações de pesca pudessem ser convertidas para o combustível de hidrogênio, a economia monetária e os benefícios para o meio ambiente - incluindo a diminuição das emissões de gases de efeito estufa - seriam enormes.

“O objetivo final é pegar o peixe sem usar petróleo, e sim nossas fontes de energia renovável da Islândia, que temos em abundância”, diz Halldors Hallmar, diretor executivo da IceH2. Como primeiro passo, a IceH2 colaborou em uma parceria de pesquisa com o gerente do projeto da Icelandic New Energy e a Elding Whale Watching, uma empresa de passeios de barco localizada em Reykjavik, capital da Islândia. A Elding ofereceu sua nau capitânia para observação de baleias, chamada Elding (palavra em islandês para “relâmpago”), como caso de teste para o uso da energia de hidrogênio em uma embarcação marinha comercial.

“O projeto Elding faz parte da pesquisa de hidrogênio e do trabalho de demonstração que tem sido feito na Islândia nos últimos anos”, diz Halldors. “Nós nos envolvemos com eles devido ao nosso interesse de longo prazo no uso de hidrogênio em navios.” Em 1998, como estudante na Alemanha, Halldors conduziu um estudo de viabilidade em navios de hidrogênio. Ele explica que as aplicações militares para a energia de hidrogênio estão avançadas - a marinha alemã tem células de combustível a bordo de seus submarinos -, mas levar a tecnologia para o setor comercial é um empreendimento inédito para a iniciativa privada.

A solução A Icelandic Hydrogen desenvolveu um sistema de energia de hidrogênio a bordo completo para o navio. Seu sistema híbrido é composto por um tanque de armazenamento de hidrogênio ligado por uma linha de alimentação à célula de combustível e a um sistema de bateria CC de 48 volts, que transforma a energia elétrica em energia trifásica através de uma rede. Essencialmente, a célula de combustível leva o hidrogênio do sistema de armazenamento e o converte em energia elétrica utilizável.

O uso da tecnologia de Prototipagem Digital 3D pela empresa foi crítico na capacidade de projetar esse sistema único e ajudar a garantir sua operação segura, pois foi capaz de ajudá-los a projetar o sistema e testar seu funcionamento. A Icelandic Hydrogen usou o software Autodesk Inventor para projetar não apenas o sistema híbrido, mas também um modelo 3D de parte da embarcação para testar como seria seu funcionamento.

“No começo, usávamos o AutoCAD Electrical apenas para projetar um layout do sistema ou os desenhos dos diagramas de tubulação e instrumentos [P&ID]”, diz Halldors. “Então, quando começamos a projetar os sistemas de armazenamento, usamos muito o Inventor. Nós o usamos em todos os gabinetes, em cada peça projetada - os componentes e toda a tubulação no sistema, do tanque de armazenamento até o local da célula de combustível. Em algumas peças, ele foi fundamental, pois este foi um projeto muito difícil em termos de segurança.”

O hidrogênio pode ser uma alternativa verde e limpa ao combustível fóssil, mas deve ser tratado com grande respeito. Se o hidrogênio se mistura ao ar em uma determinada proporção, pode criar um gás explosivo. Por isso, é feito um grande esforço para impedir que ambos se misturem.

“Tivemos que nos certificar de que o sistema completo era seguro para os turistas a bordo. Estávamos projetando gabinetes e tínhamos que ter certeza de que eles iriam manter determinadas pressões para eliminar vazamentos em áreas perigosas. Para testar as pressões em muitas dessas peças, usamos a ferramenta de análise tensional

do Inventor”, acrescenta, explicando que isso simplesmente não poderia ter sido feito de outra forma dentro do tempo disponível.

“Fizemos este projeto em um tempo muito curto. Assinamos os últimos contratos em outubro de 2007 e o projeto foi inaugurado em 24 de abril do ano seguinte. Isso jamais poderia ter sido feito sem o Inventor”, afirma Halldors.

O Autodesk Inventor oferece um conjunto abrangente de ferramentas para concepção, produção e validação de protótipos digitais 3D completos, de praticamente qualquer produto. Ele ajuda a visualizar, simular e analisar qual será a aparência de um projeto e como ele irá funcionar sob condições da vida real, antes de uma única peça ser construída. O aproveitamento dos recursos de Prototipagem Digital do Inventor permitiu que a Icelandic Hydrogen fizesse o ajuste fino de um modelo 3D preciso do Elding antes de incorrer em custos de produção e sem comprometer a segurança dos envolvidos no projeto ou a bordo do navio.

O resultado Após a instalação da APU de hidrogênio, o Elding iniciou sua primeira operação em 24 de abril de 2008 e, desde então, tem permanecido em serviço contínuo. As implicações para os turistas são impressionantes, de acordo com aqueles que estiveram nas viagens. Quando os membros da tripulação detectam baleias na vizinhança, desligam os motores principais para que as pessoas ouçam os mamíferos nadar e despejar água em silêncio — uma experiência que no passado era frustrada pelo barulho do motor auxiliar a diesel, ao fundo.

“O próximo passo é incluir a propulsão, de modo que a viagem completa seja feita com energia renovável”, diz Halldors. No entanto, ele é rápido em destacar que este é um projeto de pesquisa, não um projeto comercial.

“O objetivo do projeto é, antes de tudo, mostrar que podemos utilizar o hidrogênio a bordo de navios e, depois, certificá-lo”, diz Halldors. “Estamos entusiasmados com o uso do hidrogênio a bordo

A Icelandic Hydrogen usou o Autodesk Inventor para projetar e testar todos os gabinetes e todas as peças dos sistemas de armazenamento.

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das embarcações de pesca nos próximos anos, mas agora é definitivamente uma possibilidade usar o hidrogênio para a propulsão de barcos pesqueiros menores.”

Olhando à frente, Halldors acrescenta: “Pode ser muito cedo para dizer, mas, com a substituição do atual motor de combustão por essa tecnologia de hidrogênio, não há nenhuma razão para que não possamos substituir em breve a frota pesqueira inteira”.

Para mais informações sobre como completar projetos com maior rapidez usando o Autodesk Inventor e a Prototipagem Digital, visite www.autodesk.com/inventor.

Imagem cortesia de Icelandic Hydrogen

Imagem cortesia de Icelandic Hydrogen

Tivemos que nos certificar de que o sistema completo era seguro para os turistas a bordo. Estávamos projetando gabinetes e tínhamos que ter certeza de que eles iriam manter determinadas pressões para eliminar vazamentos em áreas perigosas. Para testar as pressões em muitas dessas peças, usamos a ferramenta de análise tensional do Inventor. —Hallmar Halldors Diretor Executivo da Icelandic Hydrogen