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Refinamento de teoria matemática impulsiona eficiência e segurança em turbinas eólicas
Um avanço matemático desenvolvido por uma estudante de engenharia da Universidade Estadual da Pensilvânia (Penn State) promete revolucionar o design de turbinas eólicas, tornando-as mais eficientes e capazes de gerar energia renovável em maior escala. Divya Tyagi, estudante de pós-graduação em engenharia aeroespacial, refinou uma teoria matemática de 100 anos, criada pelo aerodinamicista britânico Hermann Glauert, simplificando-a e expandindo suas aplicações práticas. O trabalho, publicado na revista Wind Energy Science, pode influenciar a próxima geração de turbinas eólicas, reduzindo custos e aumentando a produção de energia limpa.
O problema original de Glauert, focado no coeficiente de potência máxima das turbinas, media a eficiência com que a energia eólica era convertida em eletricidade. No entanto, a teoria não considerava fatores como as forças totais e os momentos que atuam sobre o rotor, nem como as pás das turbinas se deformam sob a pressão do vento. Tyagi desenvolveu um adendo à teoria, utilizando cálculos de variação, um método matemático para otimização, que permite uma compreensão mais ampla dessas cargas dinâmicas.
Segundo Sven Schmitz, professor do Departamento de Engenharia Aeroespacial e orientador de Tyagi, a simplicidade e elegância da solução proposta pela estudante facilitará a exploração de novos designs para turbinas eólicas. Ele destacou que o trabalho não apenas aprimora a eficiência energética, mas também contribui para a segurança estrutural das turbinas, um aspecto negligenciado na teoria original.
Tyagi, que concluiu sua pesquisa durante a graduação no Schreyer Honors College, explicou que uma melhoria de apenas 1% no coeficiente de potência pode aumentar significativamente a produção de energia de uma turbina, potencialmente abastecendo uma comunidade inteira. Seu trabalho foi reconhecido com o Prêmio Anthony E. Wolk, concedido à melhor tese entre os estudantes de engenharia aeroespacial.
Atualmente, a estudante dedica-se a simulações computacionais de dinâmica de fluidos, analisando o fluxo de ar ao redor de rotores de helicópteros. Sua pesquisa, financiada pela Marinha dos EUA, busca melhorar a segurança de pouso em navios, integrando análises complexas de fluxo de ar.
A persistência de Tyagi em enfrentar um problema considerado complexo por décadas impressionou Schmitz, que havia desafiado quatro estudantes a revisitar a teoria de Glauert antes dela. A solução encontrada por Tyagi não apenas simplifica a matemática envolvida, mas também abre portas para inovações no setor de energia eólica, reforçando a importância da pesquisa acadêmica para o avanço das tecnologias sustentáveis.
Com potencial para ser incorporada em salas de aula e projetos de engenharia ao redor do mundo, a contribuição de Tyagi representa um passo significativo para a transição energética global, destacando o papel da ciência e da educação na busca por soluções para os desafios ambientais do século XXI.
