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Sistemas de alimentación autónomos marítimos

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Columbia Power Technologies, Inc. (C-Power) busca potenciar la economía marina mediante el suministro de servicios de generación y almacenamiento de energía, así como servicios de datos y comunicaciones, destinados a activos en alta mar.

Los sistemas de alimentación autónoma en alta mar (autonomous offshore power systems, AOPS) capturan la energía mecánica de las olas y la convierten en electricidad aprovechable para una gran variedad de aplicaciones en el océano, como exploración y producción de petróleo y gas en el mar, extracción de dióxido de carbono en alta mar, investigación oceanográfica, acuicultura y defensa.

 

Captación de energía del océano del orden de kilovatios

C-Power se ha especializado en el floreciente campo de la captación de energía del océano (Figura 1). Mientras que otras compañías desarrollan grandes sistemas del orden de megavatios, C-Power se centra en sistemas remotos del orden de kilovatios destinados a redes de comunicaciones de datos en alta mar, inicialmente a través de un proyecto DARPA denominado WEBS (Wave Energy Buoy Systems).

El proyecto WEBS permitió a C-Power descubrir una oportunidad emergente en forma de generación localizada de electricidad para vehículos subacuáticos, equipos submarinos y sensores instalados en mar abierto que se utilizan para recoger datos medioambientales. Anteriormente la electricidad destinada a estas aplicaciones se generaba con baterías caras, voluminosas y no recargables que se instalaban a bordo o se alimentaban a través de un cable eléctrico submarino desde un barco o un generador diésel. El desarrollo de AOPS permitió a C-Power abrir la puerta a nuevas aplicaciones inéditas mediante una fuente de energía autónoma, respetuosa con el medio ambiente e instalada en el océano que es capaz de funcionar también como canal de comunicaciones.

 

La nueva plataforma AOPS, llamada SeaRAY, es fundamental para la orientación de C-Power a corto plazo, que se centra en producir sistemas de alimentación que generen 10W a 1MW a partir de las olas. Para lograr sus objetivos en un rango más bajo de potencias, C-Power creó un diseño SeaRAY AOPS con una alta relación entre potencia y peso que recurría a la tecnología de conversión de potencia de Vicor Corporation. El pequeño tamaño mejora la movilidad y la viabilidad comercial, facilitando así el suministro y la instalación de SeaRAY, lo cual ahorra decenas de miles de dólares en costes operativos.

El diseño de SeaRAY también posibilita las comunicaciones remotas y autónomas mediante la transmisión de lo que sucede en el océano a la nube en tiempo real. Antes los sistemas marinos han visto limitadas la magnitud y la frecuencia de la recogida de datos. El uso de redes celulares y comunicaciones por satélite para enviar los datos en tiempo real entre la nube y SeaRAY permite recoger y suministrar más datos con mayor frecuencia (Figura 2). 

 

Captación de energía de una fuente en continua variación

El mayor reto de diseño para C-Power residía en compatibilizar las complejas propiedades de la energía de las olas y los exigentes requisitos de conversión de potencia de SeaRAY. Entre estos requisitos se encuentran un rango de entrada muy amplio de 30:1 que refleja la naturaleza imprevisible de las olas. El equipo de diseño de Vicor Power Systems ofreció un sistema capaz de convertir la potencia con una alta eficiencia y de cargar los dispositivos de almacenamiento de energía. La solución también acepta señales externas de control del sistema de C-Power con el fin de cubrir de forma precisas las necesidades de conversión en tiempo real. 

Figure 3. SeaRAY utiliza convertidores de bus de relación fija BCM® y módulos reguladores PRM™ de Vicor con convertidores discretos multifase para convertir la energía de las olas y suministrar una alimentación controlada. 

 

SeaRAY convierte los pulsos de energía de las olas en un bus de CC variable mientras produce una corriente constante para varios niveles de potencia. Las topologías de conversión de potencia de utilizadas en los módulos ayudan a minimizar las interferencias electromagnéticas y el ruido del SeaRAY, que de lo contrario podrían afectar a la exactitud de las medidas del sensor.

 

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