Investigadores de Chalmers revelan una tecnología de inducción de 500 kW
Investigadores de la Universidad de Chalmers (Suecia) han desarrollado una tecnología de inducción que puede alcanzar un rendimiento de casi 100% y cargar con 500 kW, lo que la equipara a las soluciones cableadas. El equipo afirma que el sistema era tan completo que pronto podrían presentarlo a la industria, sobre todo porque combinan de forma inteligente componentes ya existentes.
En primer lugar, las especificaciones actuales: el equipo de Chalmers especifica una eficiencia 98% y unas transferencias de corriente continua de 500 kW por dos metros cuadrados con un espacio de aire de 15 cm entre la placa de suelo y la de a bordo. Esto corresponde a una pérdida de apenas diez kilovatios.
Los investigadores son conscientes de que las cifras deben considerarse con cuidado. Aun así, el profesor Yujing Liu, responsable del proyecto en el Departamento de Ingeniería Eléctrica de Chalmers, admite que "probablemente estén entre los mejores del mundo en términos de eficiencia en esta clase de potencia, entre 150 y 500 kW".
Además, el truco para lograr estos resultados y la razón por la que la tecnología está casi lista para su comercialización es que el equipo de Chalmers utiliza componentes ya existentes -aunque todavía bastante novedosos-, todos ellos preparados para transportar y soportar las frecuencias más altas necesarias para lograr altas potencias de carga.
El profesor Yujing Liu, añade que ha sido el "rápido desarrollo" de estos componentes y materiales en los últimos años lo que ha abierto nuevas posibilidades.
"Un factor clave es que ahora tenemos acceso a semiconductores de alta potencia basados en carburo de silicio, los llamados componentes SiC", explica Yujing Liu. Aunque éstos sólo llevan unos pocos años en el mercado, "nos permiten utilizar un voltaje más alto, una temperatura más elevada y una frecuencia de conmutación mucho mayor, en comparación con los componentes clásicos basados en silicio", por lo que el profesor.
La frecuencia del campo magnético es crucial, ya que establece el límite de la potencia que se puede transferir entre dos bobinas de un tamaño determinado. Los sistemas de carga inalámbrica anteriores suelen utilizar frecuencias de unos 20 kHz, muy parecidas a las de una estufa normal. Esto los hacía "voluminosos", dice Yujing Liu. Su equipo, sin embargo, trabaja con frecuencias cuatro veces superiores, y este paso a 80 kHz hacía que la inducción resultara repentinamente atractiva, por lo que el profesor.
Los investigadores aparecen en estrecho contacto con dos empresas con sede en EE UU y Alemania que Yujing Liu considera líderes en tecnología SiC. "Con ellas, se produce un rápido desarrollo de productos hacia corrientes, voltajes y efectos aún mayores". Él llama a estos componentes en constante mejora "habilitadores" con una amplia gama de aplicaciones. Nosotros, por supuesto, también las conocemos del interior de los vehículos eléctricos.
Para la carga por inducción, como propuso Chalmers, hay otro componente que depende de la frecuencia. Los hilos de cobre de las bobinas envían y reciben el campo magnético oscilante que forma el puente real para el flujo de energía. De nuevo, el objetivo es utilizar una frecuencia lo más alta posible, y esto requiere mejores bobinas.
El equipo de Chalmers utiliza ahora "cuerdas de cobre" trenzadas, formadas por hasta 10.000 fibras de cobre, cada una de ellas de sólo entre 70 y 100 micrómetros de grosor, muy parecidas a un mechón de pelo.
Estos trenzados, de los llamados alambres litz, también se han comercializado en los últimos años y son capaces de soportar frecuencias más altas.
Yujing Liu menciona un tercer ejemplo de tecnologías inteligentemente combinadas al hablar con Sandra Tavakoli en Chalmers. El equipo utiliza un nuevo tipo de condensador para añadir la potencia reactiva que es un requisito indispensable para que la bobina pueda crear un campo magnético suficientemente potente.
Con potencia suficiente para cargar autobuses y transbordadores eléctricos, por ejemplo, pero no necesariamente coches. Yujing conduce un coche eléctrico pero dice que no le ha visto ninguna utilidad a la carga por inducción. "Conduzco hasta casa, lo enchufo... no hay problema".
En cuanto a la eficiencia de casi el 100%, el profesor es consciente de que "esa cifra puede no significar mucho si no se define cuidadosamente lo que se mide", sobre todo porque la carga de los vehículos eléctricos contiene varios pasos de conversión: entre corriente continua y corriente alterna y entre distintos niveles de tensión.
"Pero también se puede plantear de esta manera: Las pérdidas se producen tanto si utiliza la carga conductiva ordinaria como si carga con la ayuda de la inducción. La eficiencia que hemos alcanzado ahora significa que las pérdidas en la carga inductiva pueden ser casi tan bajas como con un sistema de carga conductiva. La diferencia es tan pequeña que en la práctica es insignificante, se trata de un uno o dos por ciento".
El siguiente paso será llevar el sistema de inducción al uso industrial. Los investigadores mencionan transbordadores o camiones que podrían cargarse de forma inalámbrica sin ayuda humana o robótica en el futuro.
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