O AIP FC2G do Naval Group está pronto para navegar
Por Luca Peruzzi
O recente anúncio da conquista de outro grande marco no amadurecimento do seu sistema de propulsão independente do ar (AIP) FC2G (AFC) de nova geração, destacou uma outra inovação tecnológica em seu processo de desenvolvimento e qualificação.
“O novo FC2G está pronto para navegar hoje e está sendo proposto no mercado internacional”, confirmou à EDR On-Line Anthony Covarrubias, do Departamento de Marketing do Naval Group, depois de anunciar que o sistema alcançou 18 dias de patrulha em condições operacionais representativas na instalações do Grupo em Nantes-Indret, perto de Nantes.
“O AIP FC2G precisava de uma década de pesquisa, desenvolvimento e teste, mas agora está ‘pronto para navegar’”, observou ele à EDR On-Line. O Naval Group desenvolveu o que o grupo francês reivindica como o primeiro AIP baseado em reforma de combustível no mundo. Estudando e trabalhando nas diferentes soluções relacionadas ao AIP e com base nos desafios e trabalhos anteriores realizados com o sistema MESMA, o AIP de primeira geração desenvolvido pelo Naval Group, o grupo de construtores navais escolheu a tecnologia para produzir hidrogênio a bordo usando reforma de combustível com base em óleo diesel.
“Para atender a todas as necessidades operacionais e logísticas do processo de reforma, a seleção do combustível adequado foi o grande desafio. Foram utilizados cinco critérios, levando em consideração a segurança e o desempenho: segurança no armazenamento, energia e densidade de hidrogênio no combustível selecionado, complexidade da produção de hidrogênio, volume de integração e disponibilidade”.
Após uma longa análise, considerando vários padrões de teste e segurança, pareceu que o óleo diesel era a opção mais adequada, pois “possui o ponto de ignição mais alto, diminuindo o risco de incêndio (segurança), é o combustível menos tóxico para o motor e de exposição da tripulação (segurança) e é fácil de manusear em termos de procedimentos de carga e descarga a bordo (segurança/logística). Além disso, possui melhor resposta energética e densidade de hidrogênio (desempenho) e disponibilidade mundial com altos padrões de pureza (logística/operacional), entre os principais benefícios ”, afirmou Anthony Covarrubias.
O Naval Group trabalha no sistema há quase uma década e investiu muito no desenvolvimento dessa capacidade e tecnologias relacionadas com testes extensivos em um demonstrador de terra em grande escala em Nantes-Indret, que até agora registrou mais de 6.000 horas – o equivalente dos seis anos de um ciclo operacional de submarino – incluindo testes replicando uma variedade de cenários e perfis de missões operacionais e mais de 70 patentes.
Em seu projeto final, o AIP FC2G é embalado em um módulo como uma seção de casco dedicada com cerca de 8 metros de comprimento e adequada para submarinos de construção nova ou programas de atualização de meia-vida. O design pode ser adaptado a qualquer casco com pelo menos 6 metros de diâmetro, incluindo o Scorpène SSK do Naval Group, sem comprometer as capacidades de mergulho do submarino ou a discrição acústica. O FC2G AIP pode ser adaptado e está sendo estudado para cascos maiores (diâmetro) típicos de grandes submarinos oceânicos de potência convencional. “O AIP FC2G AIP está sendo oferecido hoje para os submarinos de propulsão convencional do Naval Group”, explicou o representante do Naval Group.
“É importante considerar que essa nova geração de AIP é como outra fonte comum de energia para um submarino. Em combinação com as baterias, o AIP FC2G será capaz de realizar a guerra submarina sempre complexa e desafiadora em uma mentalidade completamente diferente ”, continuou ele.
O AIP FC2G vem em um módulo dividido em duas seções, os módulos de Oxigênio e Energia. O primeiro acomoda o armazenamento de oxigênio líquido que alimenta tanto o sistema AIP quanto a regeneração da atmosfera submarina, enquanto o segundo contém os quatro elementos principais do módulo AIP FC2G: o reformador, o reator de troca, a membrana de purificação e as células de combustível PEM (Proton Exchange Membrane).
Todos os componentes são integrados em uma seção dedicada com montagem elástica e berços suspensos para evitar qualquer impacto na assinatura acústica.
O módulo AIP FC2G também inclui uma passagem de passeio lateral do pessoal que fornece acesso a outros compartimentos do submarino, bem como ao próprio módulo para atividades de manutenção. O Naval Group também está trabalhando e estudando soluções para reduzir o diâmetro do módulo instalando o módulo de oxigênio na posição horizontal, em vez da vertical, como na configuração atual, para inserir o módulo AIP FC2G em submarinos de casco de menor diâmetro.
“O processo de produção de hidrogênio se baseia em três etapas principais: alimentado com óleo diesel de tanques de combustível do submarino, oxigênio (do módulo FC2G de armazenamento de oxigênio) e vapor, este último reciclado no processo, o reformador converte essa mistura em uma mistura sintética rica em gás contendo hidrogênio, dióxido de carbono e monóxido de carbono mais água na fase de vapor.
O gás residual do processo é expelido para o mar, onde se dissolve instantaneamente, preservando assim a discrição acústica do submarino. O gás sintético passa então para o “Shift Reactor”, onde o vapor aciona a reação “Water-gas Shift”, que realiza a conversão de monóxido de carbono, gerando hidrogênio, dióxido de carbono e água.
Conseqüentemente, aumenta o teor de hidrogênio do gás sintético ao máximo disponível, juntamente com a eliminação quase completa do monóxido de carbono”, explicou, acrescentando que o reator de troca é caracterizado por alta compactação e eficiência térmica.
No passo seguinte, utilizando propriedades únicas de ligas especiais, a membrana extrai hidrogênio do gás sintético para alimentar as células de combustível com hidrogênio ultrapuro, sem a necessidade de armazenamento. Assim, o hidrogênio é produzido a bordo e sob demanda para ser usado para produzir energia através das células de combustível. “O sistema é particularmente silencioso e contribui para a discrição do submarino”, destacou Marc Quemeneur, especialista em AIP do Naval Group.
As células de combustível são baseadas em tecnologias industriais e adaptadas para aplicação submarina “por um parceiro do Naval Group”, que permanece não revelado. Para melhorar a durabilidade e o custo, as células de combustível são alimentadas com o hidrogênio produzido a bordo e com o ar, o que permite o uso de tecnologias padrão “Air Proton Exchange Membrane Fuels Cells”. Para isso, as células de combustível são equipadas com um “loop de ar” carregado inicialmente com ar, que é uma mistura de cerca de 78% de nitrogênio e 21% de oxigênio.
Enquanto as Células de Combustível funcionam, o oxigênio é consumido na produção de eletricidade, sendo o nitrogênio expelido no lado oposto do circuito de ar. Este último é então reciclado e misturado com oxigênio proveniente do armazenamento submarino, de modo a recriar o ar que é injetado nas células de combustível, este sistema de reciclagem evitando a necessidade de armazenamento de nitrogênio.
A última conquista do passo de conquista do AIP FC2G foi alcançada em março passado, mas foi anunciada apenas recentemente. “Realizamos um teste de longo prazo com um verdadeiro perfil operacional de submarino, o que nos permitiu confirmar uma duração submersa de até três semanas, a otimização do ciclo de manutenção e o desempenho de nossos principais componentes”, disse o Naval Group em declaração divulgada à imprensa.
“A patrulha de 18 dias foi realizada nas instalações do demonstrador em terra de Nantes-Indret em condições operacionais representativas, incluindo a provisão AIP FC2G de produção elétrica contínua a partir da reforma do óleo diesel, alta pressão ambiental (compatível com a imersão máxima do submarino) perto das condições ambientais submarinas e requisitos de segurança, conectados a baterias submarinas e controlados por apenas um operador, uma vez que estarão a bordo operando o Sistema Integrado de Gerenciamento de Plataforma (IPMS) ”, explicou Anthony Covarrubias-Castro.
O mesmo teste de longo prazo também forneceu a demonstração bem-sucedida de novas tecnologias aplicadas ao AIP FC2G. “Conseguimos reduzir a assinatura geral do sistema graças à melhoria da eficiência de recuperação de hidrogênio (acima de 99%) e testes de bombas silenciosas. Demonstramos a capacidade de permitir várias partidas e paradas por patrulha, de acordo com as missões típicas dos submarinos. Também alcançamos uma redução nas atividades de manutenção, graças à melhoria da resistência do sistema de reforma de catalisadores e óleo diesel.
Finalmente introduzimos células de combustível aprimoradas (compacidade, manutenção fácil, baixo consumo de combustível) com uma vida útil aumentada graças a uma pureza de mais de 99.999% do hidrogênio produzido (melhor do que qualquer solução de armazenamento de hidrogênio)”, disse o Naval Group. “Além disso, estudos de industrialização confirmam que o AIP do Naval Group pode ser integrado independentemente do modelo de SSK. Testes adicionais serão realizados ao longo de 2019”, explicou Marc Quemeneur.
FONTE: EDR On-Line
Bem interessante, e fácil incluir scorpenes, será que viável economicamente, alguém tem mais informações!?!
Olá Salim. Tecnicamente qualquer solução de engenharia homologada pode ser usada. O problema é o financiamento do projeto e o cronograma. Supondo que a MB decida investir em um sistema de célula combustível. A primeira opção é a simples aquisição de um fornecedor. É o mais barato e rápido. Contudo seria necessário reprojetar o SBR, ou talvez até adquirir uma nova classe (por exemplo de um modelo alemão, ou suéco…. ). Portanto, adaptar o projeto de SBR ou adquirir um novo projeto significará perder todo o investimento no projeto do SBR. A segunda opção seria comprar a tecnologia da célula… Read more »
Camargoer, este sistema AIP foi projetado para scorpene, conforme o texto seria alongar casco com mais uma seção, como VC disse , sera que vale, esta e a pergunta do milhão, custoxbeneficio , sera compensa!?!
Olá Salim. Você tem razão sobre a vantagem de adotar o sistema francês nos Scorpenes. Como a MB já reprojetou o SBR para incluir as acomodações da tripulação, se for anexar um sistema de células a combustível será necessário reprojetar grande parte do submarino, adequar o centro de gravidade, redimensionar a potência dos equipamentos, integrar o novo sistema de combustível ao atual sistema de comando… etc, além de treinar novas equipes de manutenção. Acho que o sistema nuclear está tão avançado que o foto tem que ser nele.
A hora navegada é cara demais. Nosso caso nuclear tem melhor custo beneficio
Este sistema e autónomo pelo que entendi, náo seria só o diesel para abastecimento!? O nuclear tem custos altos aquisição, manutenção e descarte. Você tem alguma matéria para indicar sobre este sistema!?
Seria interessante também criar um projeto para usar as bateria de protóns para atualizar os submarinos com o que há de última geração, um convênio com as faculdades parece promissor para projeto nacional…
Quem conseguir desenvolver bateria menor e com ciclo rápido de recarga vai sair na frente de todo mundo em vários seguimentos. Isto sim seria uma conquista técnica com C maiusculo.
Olá Carlos. Um sistema de geração de elétrico usando um reator embarcado dispensa o uso de um sistema de baterias a não ser o de emergência. A bateria chumbo-ácido é confiável, barata de manter e operar. Contudo o Salim tem razão. A decisão do MEC de cortas as bolsas da CAPES e a ameaça do CNPq de interromper o pagamento já está afetando o sistema de pesquisa. Semana passada soube de 3 casos de estudantes de doutorado que iriam tinham sido selecionados para bolsas de doutorado da CAPES desistiram. Os problemas começarão a pipocar daqui 3 anos, quando os estudantes… Read more »
Realmente isto é um enorme retrocesso.
Segundo o governo, devido a situação econômica.
Difícil acreditar com a assembléia aumentando os valores do fundo eleitoral.
Mas no assunto em questão, acredito que o governo, em vez de cortar, focar em filtrar de forma mais eficiente, investindo em trabalhos que tragam um retorno maior, tanto a nível de conhecimento científico quanto aplicação no mercado.
Tem muita tese inútil sendo bancada com dinheiro da população.
Pesquisa é uma coisa. Aplicação é outra. Produto é outra. O orçamento público atual foi feito em 2018. O que se corta e o quanto se corta é consequência da crise fiscal. Um país que gasta mais do que arrecada, corta. Um país acostumado a emitir dívida e buscar financiamento bancário para suas despesas deveria ter cortado despesas há 40 anos atrás. Afirmar que 3 estudantes que ficaram sem bolsa ou que os cortes recentes no orçamento vigente feito em 2018 terão ou afetarão o sistema de pesquisa do país… Afirmar que seremos um deserto científico daqui há 3 anos… Read more »
Caro Esteves. Concordo com você que a pesquisa científica tem objetivos diferentes da pesquisa tecnológica. De modo simplificado, a pesquisa tecnológica gera produto, a pesquisa científica gera conhecimento. O desenvolvimento de um produto demanda viabilidade comercial, coisa que apenas uma empresa é capaz de avaliar. Além disso, uma pesquisa tecnológica está baseada em conhecimento consolidado (e até homologado). Uma boa imagem é pensar em uma prateleira com várias pastas, cada uma contendo um conhecimento testado, consolidado e homologado. A pesquisa tecnológica é como escolher as pastas. A pesquisa científica gera conhecimento. O método científico evita a tentativa-erro. Primeiro é lançada… Read more »
Professor, Escala existe para reduzir custo. A redução do preço, se existir, é consequência. O problema da sociedade é a falta de demanda. Reformas fiscais e econômicas + planos + privatizações nos anos 1990 criaram consumo e demanda. Frango de 1 real. Dólar de 1,25. Renúncias fiscais (redução e extinção temporária do IPI) nos autos e na linha branca + crédito nos anos 2000 criaram consumo e demanda. Com a dívida pública nos anos 2010 tentou-se investir em infraestrutura para criar renda, consumo e demanda. Paraísos artificiais. O que sobrou hoje? Cortar a despesa e reformar o estado. Não estamos… Read more »
o sistema alemão parece ser mais simples, posso esta enganado. pelo que já li a classe riachuelo pode no futuro recebe o sistema aip, ate porque na matéria diz que esse sistema pode ser adaptado em submarinos novos e mais antigos. acho que a combinação de motores mais potentes novas baterias com o sistema aip vai no futuro diminui o abismo entre o submarino nuclear e convencional.
Tem matéria logo em seguida sobre sistema alemão, que parece náo ser autónomo como este francês que gera o hidrogênio internamente náo precisando de instalações especiais, caras e arriscadas para abastecimento. Pelo que entendi este sistema AIP retira hidrogênio do óleo diesel na própria embarcação.
Muito mais flexivel que o sistema alemao! Diesel esta disponivel facilmente em qualquer porto do mundo, o que realmente garante a disponibilidade do AIP desses submarinos desdobrados em missoes em qqer ponto do mundo.
Muito bem França e Naval Group , estão de parabéns, sempre inovando.
E mais barato que um nuclear e vamos falar a verdade, tirando a capacidade de manter altas velocidades eterna, que tambem almenta a indiscrição do submarino, ele e tão bom quanto um nuclear.
A Autonomia do submarino nuclear é muito importante para nós dado o tamanho da nossa zona marítima, mas compreendo sua linha de raciocínio…
Então, autonomia, tanto a do nuclear quanto a dos convencionais esta limitada a no máximo 69 dias que e o tempo máximo que a tripulação suporta ficar embarcado sem extresse.
Cristiano, Ainda que a autonomia em dias do submarino nuclear seja limitada pelas provisões para a tripulação, e que o convencional chegue perto dele quanto a esse número de dias, a enorme diferença está no que cada um pode fazer nesse tempo. O convencional, mesmo com AIP, tem uma velocidade de deslocamento e patrulha muito menor. Pode até se deslocar para uma área de ação do outro lado do Oceano Atlântico, mas levará 1/3 do tempo pra chegar, 1/3 do tempo em ação numa área relativamente pequena, a baixa velocidade, e 1/3 do tempo pra voltar. Poder ele pode ir… Read more »
Em caso de conflito os nucleares passarão muito mais tempo em mergulho que os 70 dias !
Amigos,
Em termos de AIP, nada pode ser mais simples que sistema ‘Stirling’. Este é, de longe, o melhor custo/benefício, não sendo substancialmente caro e pode operar unicamente com combustível e ar comprimido.
Interessante para mim é o sistema japonês. Não é essencialmente compacto, mas é bastante eficiente dentro do que se propõe.
RR,
Eles estão desenvolvendo e aplicando com ajuda da Saab. É propriedade deles. Patente deles. Pode ser simples quando vemos esquemas e imagens na internet. Sairia caro contratar fornecedores. Muito.
Aplicações em laboratórios e centros de pesquisa é uma coisa. A vida é outra coisa.
Concordo com o Camargoer. Plantamos laranjas, vamos colhê-las.
não sei se os franceses tem, mas sei que os Suecos tem subs com esse tipo de motor assim como os Japoneses
Carlos,
De fato, o sistema presente na nova classe japonesa, salvo melhor juízo, é derivado de projeto sueco, que já equipa vasos do país europeu.
Jointventure Saab+Kawasaki.
Olá RR. O problema dos submarinos é como estocar energia para ser utilizada quando for necessária. Claro que sistemas de propulsão mais eficientes ajudam pois pode reduzir a demanda de energia ou aumentar a autonomia. Ainda assim, é necessário baterias, tanques de hidretos para gás hidrogênio, tanques de diesel ou etanol para serem queimados em células combustível, etc.
Pelo que eu entendi, o Scorpène precisa de uma seção dedicada ao AIP, logo, o S-BR é o único da classe compatível com esse sistema.
Se alguma outra marinha que utiliza o Scorpène quiser receber o AIP vão ter que modificar o submarino para instalar essa nova seção.
O Brasil deveria aproveitar as mentes das faculdades nacionais para desenvolver seu próprio AIP.
Já temos pesquisas nessa área, porém carecendo de recursos.
Assim desenvolver um submarino nacional com AIP baseado nos conhecimentos do Tupi e SBR .
Teria uma boa oportunidade de ganhar mercado graças a política nacional não intervencionista .
Filho, como o Brasil vai investir nisso se o governo cortou as bolsas de pesquisa ? Quem é louco de investir tempo na vida acadêmica sendo que não pode ganhar nem umas bolsa de 1000 reais ? Melhor ir pra Europa e EUA, lá eles dão valor a pesquisa cientifica.
O buraco é mais embaixo ainda. Se olhar apenas as universidades federais, existe ali milhares de pessoas entre professores, alunos de doutorado, mestrado e graduação que adorariam pesquisar e produzir esse tipo de coisa. Na época que eu estava na faculdade, jorrava dinheiro do governo, principalmente Petrobrás e diversas outras empresas privadas, todas procurando soluções para a área de óleo e gás. Éramos todos muito felizes com isso. Hoje, tudo está parado. É possível voltar com dinheiro privado, via esse programa que o governo está fazendo para as Universidades Federais e se a indústria do petróleo voltar a andar no… Read more »
Pois é. Falta demanda. Faltam encomendas. Não falta pesquisa. Falta quem faça. Quem produza. Quem compre. Quem use.
Álvaro Alberto. Após 50 anos chegaremos a 1 unidade. Haverão recursos para encomendar mais 4?
Quando o Álvaro Alberto estiver em manutenção, treinamento ou quando precisar de atualizações…quem tem 1…como faz?
Como os chineses conseguiram? Como a sociedade que fazia prédios e casas de papel até os anos 1970/80 transformou-se na potência que hoje é?
Bora pra China aprender.
Te respondo caro Estive, conseguiram com um projeto de nação. Independência política (optaram pelo socialismo) e livre de pressões externas. Investimento e conhecimento local, economia de mercado etc. Coisa que nunca tivemos aqui, pois vivemos atrelados a nações colonizadoras e opressoras. Escolhemos a nos alinhar ao capitalismo e aceitamos a vassalagem como forma e meio de vida. Vide o exemplo de algumas compras atuais. Mesmo havendo o Gladiador, Guará 4WS compraram o LMV. Mesmo havendo capacidade na Avibras para produzir o Guarani, escolheram a Iveco. Mesmo havendo a possibilidade de evolução da fuselagem do AMX resolveram investir no Gripen. Mesmo… Read more »
Fox… Avibras é uma indústria aeroespacial. Mísseis. Foguetes. Produzir coisa que anda ou veículos não é o negócio deles. Essa história que sempre estamos trocando ouros por espelhos nem sempre é assim. Mania de jogar a culpa nos outros. Não tenho certeza se o AMX poderia evoluir até o ponto do Gripen. Sei que iremos aprender algo com os suecos. Bastante. Coisa que aqui não seria possível ou a Embraer já teria feito. Essa história da CCT que virou NCT Meko…concordo. Penso que a MB foi até o ponto final para saber o que poderia chegar. E quem. Chegou o… Read more »
Fizeste uma sopa de entulhos , apenas para criticar o Governo atual ,espere quando diminuirmos em 40% os funcionários públicos inúteis que o PT incorporou as Despesas da Nação , quando as Reformas saírem , quando empresas Estatais forem vendidas , que deixarão de consumirem verbas públicas etc etc etc . Também que façamos investimentos em Pesquisas e desenvolvimento , e cortemos certas pesquisas inúteis , que servem apenas para dar dinheiro a pesquisador e este fazer publicações em revistas , sem resultado útil para a nação .
Caro Fernando. Já participei de um projeto da MB para a fabricação de um dispositivo. Como nenhuma empresa era capaz de fabricar o dispositivo, ele foi fabricado nos laboratórios das universidades (vários laboratórios, cada um fazendo uma parte). O maior custo de uma pesquisa é salário (os grande equipamentos de 3 ou 4 milhões de euros são usados por anos em centenas ou milhares de pesquisas, então o custo é diluído). De qualquer modo, o Esteves tem razão quando diz que é preciso ter uma empresa com conhecimento de mercado para avaliar a viabilidade comercial para fabricar um produto (a… Read more »
Guilherme Santos , Filho o Governo não cortou, condicionou a entrada de recursos , assim voltará a liberar ,ou desconheces a Lei ?
Pois bem e qual o consumo de diesel?
O armazenamento de diesel tem que aumentar?
Qual a potência, velocidade, que pode ser mantida nos 18 dias submerso?
Qual a produçao de hidrogênio? É continua ou pode ser aumentada se necessário?
E o valor perante um sub diesel sem AIP qual a diferença?
…Achei esta matéria muito vaga.
Continuo preferindo subnucs para nossa Defesa. Que deve levar ameaça até no outro lado do planeta. AIP continuam sem essa onipresença. Para os grandes oceanos não me agradam.
Bela máquina, vai ser solução para alguns usuários de Scorpene, mas o futuro um dos maiores usuários de AIP já mostrou a solução que é de baterias de alta potência, muito mais simples de manter e usar.
Podemos vir a usá-la , porém depois dos nucleares .