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Sistemas de almacenamiento y electrónica de potencia, claves en los sectores de la energía y el transporte

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Las empresas más destacadas de ambos sectores están invirtiendo en I+D+i para impulsar estas tecnologías e integrarlas en sus productos


02/12/2016

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La gestión eficiente de la energía es un aspecto fundamental en dos de los sectores más importantes de nuestra economía: el de la energía y el transporte. En su evolución futura, resultarán claves los sistemas de almacenamiento y la electrónica de potencia. Por este motivo, las empresas más importantes están invirtiendo ya en I+D+i, con el objetivo de impulsar estas tecnologías cruciales para su desarrollo.

Impulso a las energías limpias

Los sistemas de generación de energía renovable (como la eólica y la solar fotovoltaica, por ejemplo) necesitan la electrónica de potencia para inyectar energía a la red eléctrica y hacerla ‘digerible’ para su distribución.

Además, estos sistemas requieren acumuladores que permitan almacenar la producción. No hay que olvidar que las fuentes de energía alternativas dependen de fenómenos que no se pueden controlar (como el viento y la radiación solar), y cuya producción no se corresponde en el tiempo con las necesidades de consumo. Por tanto, si se quiere favorecer una mayor implantación de las energías alternativas, resulta imprescindible avanzar en el desarrollo de sistemas de almacenamiento que permitan acumular la energía producida, e inyectarla a la red de distribución en los momentos de mayor demanda.

Los datos avalan la creciente importancia de la integración del almacenamiento en las redes eléctricas. La capacidad de almacenamiento en nuevas baterías de ion-litio se ha multiplicado por tres en el ámbito mundial en los últimos dos años, y el crecimiento se prevé aún mayor a medio plazo. Sin duda, esto impulsará la utilización de las renovables.

El transporte del futuro

En el sector del transporte, la electrónica de potencia y los sistemas de almacenamiento también cobrarán cada vez más importancia. Los vehículos necesitan baterías para sustituir total o parcialmente los motores convencionales basados en combustibles fósiles (gasolina, diesel, gas, etc.). Además, tanto en el transporte por carretera como en los vehículos ferroviarios, los convertidores de potencia juegan un papel fundamental para la tracción eléctrica y para la carga y gestión de la energía de las baterías.

El volumen y la eficiencia son dos de los aspectos más importantes en la competitividad de estos convertidores de potencia. En este sentido, el desarrollo de convertidores basados en nuevos semiconductores (como los de carburo de silicio-SiC) empieza a ser una realidad de la mano de los grandes fabricantes japoneses de coches (como Toyota) o trenes (Mitsubishi), debido a la reducción de peso y tamaño respecto a las tecnologías actuales. Estas empresas son pioneras en el despliegue de las tecnologías más eficientes para el sector transporte, y se prevé que estos nuevos convertidores se incorporen progresivamente a la oferta de muchas más empresas. Los datos de mercado así lo indican: existe un uso creciente de todas estas tecnologías en diferentes sistemas de transporte: el coche eléctrico, el tren, el metro o el tranvía. De hecho, las ventas de coches eléctricos (híbridos o puros) están incrementando en todas las marcas. Recientemente, Volkswagen ha anunciado que prevé vender más de 100 000 coches eléctricos en China en el año 2020 y más de 800 000 en 2025.

Casos de éxito

En IKERLAN colaboramos con numerosas empresas de estos sectores, tanto multinacionales como pymes.

Por ejemplo, un caso de éxito muy destacable es nuestra colaboración con la empresa Vectia para el desarrollo de autobuses eléctricos e híbridos. La transformación de las flotas de autobuses de nuestras ciudades es ya una realidad y, para impulsarla, es necesario cambiar completamente el concepto de autobús, integrando una tracción eléctrica, en la que los convertidores de potencia, el almacenamiento y la gestión de todos los equipos eléctricos resultan clave para obtener un resultado competitivo. Las tecnologías desarrolladas en este proyecto permiten reducir los consumos y las emisiones contaminantes.

Otro ejemplo lo constituye el trabajo realizado con Acciona Energía de un sistema de almacenamiento y gestión, que permite conservar la energía producida en un parque fotovoltaico cuando la demanda de electricidad es menor y utilizarla en el momento en el que es requerida por la red.

En el ámbito de la electrónica de potencia, el uso de nuevos semiconductores (SiC) que estamos integrando para empresas del sector del transporte, como el Grupo CAF, permiten reducir el volumen y el peso de los cargadores de baterías hasta en un 50 %. Lógicamente, el desarrollo de dispositivos más ligeros y de un tamaño más reducido es un objetivo constante en las tecnologías para los medios de transporte.

Añadir que mantenemos una colaboración con otras muchas empresas como Alstom, Cegasa Portable Power, Fagor Arrasate o Iberdrola Renovables para desarrollar innovaciones de manera conjunta.

Productos y servicios

En IKERLAN nos hemos marcado el objetivo de implementar productos más personalizados y de orientar el diseño a cada aplicación y a las necesidades de cada cliente. No es lo mismo un sistema embarcado en un vehículo que una aplicación estacionaria, y es necesario tenerlo en cuenta desde el comienzo del desarrollo de la solución para cada cliente. Aspectos como la fiabilidad, el coste, la densidad de potencia y energía, o los aspectos normativos son atributos con un peso muy distinto en aplicaciones ferroviarias, industriales o de energías renovables.

En cuanto a las tecnologías en concreto, los nuevos semiconductores que están entrando en el mercado, como el carburo de silicio (SiC) y más a largo plazo el nitruro de galio (GaN), nos están permitiendo desarrollar soluciones novedosas. También cabe destacar la aplicación del electromagnetismo a otros ámbitos de la energía y el transporte, como el calentamiento de superficies de una manera eficiente o la transferencia de energía sin contacto para la recarga de vehículos eléctricos.

Respecto al futuro del almacenamiento eléctrico, se esperan innovaciones muy importantes en los próximos años, que permitirán desarrollar productos que ahora resultan casi inimaginables. Aún resulta complicado evaluar la calidad y la adaptación de las distintas tecnologías a cada aplicación, pero está claro que la vida de las baterías y la forma de emplearlas son clave para posibilitar su integración en las aplicaciones industriales de forma competitiva. En este contexto, en IKERLAN trabajamos en el diseño personalizado de sistemas de almacenamiento y en la integración de soluciones comerciales, pero también en el correcto dimensionamiento de las tecnologías más adecuadas para nuestros clientes. Estamos convencidos de que únicamente mediante un conocimiento detallado de la esperanza de vida de las baterías o ultracapacidades y su correcta gestión en cada aplicación, es posible extraer el mejor rendimiento a estos sistemas y hacer económicamente viable su implantación.

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