El proyecto Shift2DC, liderado por INESC-ID, trabaja para renovar el sistema eléctrico con soluciones de corriente continua.
Aunque la corriente continua (CC) alimenta muchas tecnologías modernas esenciales para el mundo actual, como células solares, baterías, vehículos eléctricos (EV) y computadoras, la red eléctrica en sí funciona principalmente con corriente alterna (CA). Con el objetivo de transformar la forma en que se utilizan las soluciones de CC en los sistemas de energía, el proyecto Shift to Direct Current (Shift2DC) trabaja para construir una infraestructura energética más inteligente, eficiente y ecológica a través de soluciones de CC.
Shift2DC ha recibido más de 11 millones de euros en financiación de Horizonte Europa y está coordinado por el Instituto Portugués de Investigación e Innovación INESC-ID. El proyecto comenzará en diciembre de 2023 y se extenderá hasta mayo de 2027, implementando un enfoque de arriba hacia abajo, independiente de la aplicación, para diseñar, simular, probar, validar y aplicar soluciones de CC en niveles de media tensión (MT) y baja tensión (BT). La solución se probará en cuatro demostradores diferentes (puertos, industriales, edificios, centros de datos) en tres países (Alemania, Francia y Portugal).
Para conocer más sobre el proyecto, sus logros hasta la fecha y sus objetivos generales, The Innovation Platform habló con Hugo Morais, investigador senior de INESC-ID y coordinador de proyectos de Shift2DC.
¿Puede dar más detalles sobre las soluciones de CC y explicar cómo y por qué este proyecto está trabajando para transformar la forma en que se utilizan las soluciones de CC en los sistemas de energía?
Desarrollamos diferentes tipos de soluciones que se pueden dividir en dos categorías principales: software y hardware. Identificamos los principales desafíos en el desarrollo de tecnologías y herramientas de CC y diseñamos activamente alternativas innovadoras para superarlos.
Cuando se trata de software, nos centramos en desarrollar soluciones para varias áreas clave. La primera es una herramienta que ayuda a empresas e ingenieros a planificar sus implementaciones de DC. Si bien hay muchas herramientas disponibles para respaldar y diseñar instalaciones de CA, este no es el caso de las de CC. Por lo tanto, estamos trabajando en algo que apoye el diseño de equipos DC, tomando en consideración las características de los equipos DC.
Otra herramienta está relacionada con el diseño de sistemas de protección considerando diferentes configuraciones de redes de baja tensión. El siguiente paso es el desarrollo de sistemas de gestión de energía (EMS) específicos para redes híbridas que tengan en cuenta CA y CC. La principal diferencia en comparación con el EMS normal es la necesidad de considerar la introducción de la funcionalidad de caída de tensión distribuida, que es un requisito para las redes de CC. También estamos desarrollando herramientas para monitorear la salud del sistema. El objetivo aquí es identificar las condiciones en su instalación que pueden causar fallas y detectarlas antes de que realmente ocurran.
Por otro lado, disponemos de una gran cantidad de soluciones hardware, lo que complica aún más el funcionamiento. Como actualmente no hay nada disponible en el mercado, estamos desarrollando nuevos cables específicos para redes CC de baja tensión. Todos los cables están optimizados teniendo en cuenta las características y necesidades de CC, lo que los hace más eficientes en términos de pérdidas e instalación. También estamos desarrollando una nueva estación de carga DC-DC que tiene en cuenta la función de caída.
Otros desarrollos incluyen nuevas unidades de distribución de energía, nuevos conectores activos para equipos industriales, dos tipos diferentes de protección para requisitos de redes de bajo voltaje y sistemas de almacenamiento de baterías CC-CC. También disponemos de unidades de distribución de energía (PDU) específicas para centros de datos que requieren mayor centralización.
¿Puede darnos más detalles sobre los cuatro demostradores principales de este proyecto y por qué fueron elegidos?
Dado que pasar de sistemas de CA a sistemas de CC es un cambio, intentamos identificar los principales casos de uso en los que la CC puede proporcionar beneficios.
El primer caso de uso que identificamos fue un centro de datos porque toda la infraestructura (servidores) de un centro de datos reside en un centro de datos. Por lo tanto, instalarlo en un CC también proporciona varios beneficios. Por ejemplo, se reduce el número de etapas de conversión, lo que resulta en menores costos de instalación.
El segundo caso de uso que identificamos fue en industrias, particularmente en el sector automotriz, donde muchas máquinas en la línea de producción funcionan con CC.
También hemos optado por centrarnos principalmente en los edificios, para aprovechar las conexiones entre la producción, el almacenamiento y la movilidad eléctrica.
Finalmente, consideramos el caso de un puerto. La nueva directiva exige que los barcos y barcos fondeados tengan cero emisiones. Una nueva solución es conectar los barcos con la tierra, pero esto requiere suministros de energía que los puertos no pueden soportar. Uno de los principales desafíos es que algunos barcos operan internamente con CC, mientras que otros usan CA. La implementación de un sistema basado en DC simplifica el proceso de conversión y facilita el servicio a diferentes tipos de usuarios.
¿Cuáles son los principales logros del proyecto hasta el momento y cuáles son las direcciones futuras de su trabajo?
El principal logro es que la mayoría de las soluciones cuentan con prototipos y han llegado a la etapa de prueba. El desafío ahora es la integración, o reunir todos los componentes. Realizamos pruebas en un entorno de laboratorio y, en algunos casos, evaluamos dispositivos individuales. El siguiente paso es garantizar que estos dispositivos y herramientas funcionen juntos correctamente para ofrecer el rendimiento y el comportamiento esperados en las aplicaciones del mundo real.
Descargo de responsabilidad
Este proyecto está financiado por el programa de investigación e innovación Horizonte Europa de la Unión Europea bajo el acuerdo de subvención número 2. 101136131.
Este artículo también se publicará en el número 24 de la revista trimestral.
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