O objetivo principal deste projeto é desenvolver Sistemas Aéreos de Energia Eólica (AWE) de forma a obter uma operação totalmente autónoma. Para atingir este objetivo, o maior desafio a superar é o desenvolvimento de um método de Descolagem e Aterragem Automática (ATOL) para aeronaves presas por cabo. Os sistemas AWE são mecanismos que convertem a energia eólica em eletricidade usando dispositivos aéreos (referidos como aeronaves ou kites) ligados ao solo por um cabo. Esta tecnologia visa substituir a estrutura pesada da torre e fundação dos aerogeradores convencionais por um simples cabo que, aliado a um considerável corpo de conhecimento de engenharia desenvolvido pela comunidade AWE, é capaz de manter as aeronaves no ar e gerar eletricidade. Consequentemente, a tecnologia AWE pode reduzir substancialmente o uso de material e fornecer acesso ao vento em altitudes mais altas, onde é mais forte e consistente. Além disso, ao substituir uma estrutura pesada por uma estrutura mais leve combinada com sofware, esta tecnologia é um exemplo claro de transformação digital.
Estamos a abordar a utilização de asas rígidas fixas, geração no solo, descolagem e aterragem horizontal convencional, com decolagem assistida puxando o cabo contra o vento. No atual nível de desenvolvimento, o sistema alcança operação autonoma durante a fase de produção e durante a fase de recuperação, mas ainda é operado remotamente durante a descolagem e aterragem. Para alcançar uma operação totalmente autónoma, é necessário o desenvolvimento de um esquema ATOL confiável. Neste projeto, estamos a focar os nossos esforços na solução CTOL- Circular Take-off and Landing.
Entre as atividades desenvolvidas destacamos a construção de um protótipo de asa rígida de pequenas dimensões (partes essenciais do nosso sistema estão protegidas por três pedidos de registo de patente) e a realização dos primeiros testes para a avaliar a descolagem do protótipo. Realçamos também a participação com diversas apresentações e comunicações nas duas mais importantes conferências da área em que se insere o projeto, mais concretamente, a Airborne Wind Energy Conference (AWEC 2024) que se realizou em Madrid, 24 a 26 de Abril de 2024 e Wind Energy Science Conference (WESC 2023), que se realizou em Glasgow, 23 a 26 de Maio de 2023, (12 comunicações, 7 na AWEC2024 e 5 na WESC2023 ). Destacamos ainda os diversos seminários realizados no ISEP e na FEUP a fim de divulgar este tipo de tecnologia emergente junto de professores e estudantes. Temos alguns artigos de conferência já aceites em importantes conferências como: International Conference on The Dynamics of Information Systems( DIS 2024), International Conference on Automatic Control and Soft Computing ( Controlo 2024) e European Control Conference (ECC2024).
Entre os resultados destacamos: O uso de técnicas de controlo ótimo para abordar as operações de descolagem e aterragem dos dispositivos aéreos. O desenvolvimento de uma estrutura de descolagem e aterragem automáticas (ATOL), de asa fixa para uma aeronave autopropulsionada onde o ATOL é efetuado com uma trajetória circular definida pelo comprimento do cabo e pelo ponto de ancoragem central. Propusemos uma arquitetura de controlo ATOL, com controladores concebidos para cada fase do voo, concentrando-se no comprimento variável do cabo durante o modo ascendente. As simulações mostram resultados promissores, com o dispositivo a ser capaz de aumentar o comprimento do cabo. Além disso, descrevemos uma plataforma de teste do sistema para validar o protótipo em pequena escala, incorporando um conjunto de sensores que satisfazem as exigências e os condicionalismos das fases de descolagem e aterragem. |