Los sistemas de alimentación autónomos marítimos de C-Power prometen desvelar nuevas aplicaciones marinas

Columbia Power Technologies, Inc. (C-Power), especializado en sistemas de energía de las olas con sede en Corvallis (Oregón, EE.UU.), está ayudando a potenciar la economía marina mediante el suministro de servicios fiables y rentables de generación y almacenamiento de energía, así como servicios de datos y comunicaciones, destinados a activos en alta mar. Sus 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, que fue fundada en 2005, ha evolucionado y se ha especializado en el floreciente campo de la captación de energía del océano. 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 la compañía 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.

SeaRAY mejora la eficiencia y la comunicación de los datos

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.

“Necesitábamos un convertidor CC/CC de Amplio rango que pudiéramos controlar y regular al convertir los pulsos de energía de las olas en un bus semiestable de CC”, señaló Joe Prudell, ingeniero eléctrico de I+D de C-Power. “Esto resulta extremadamente complicado y ser capaz de lograrlo a varios niveles de potencia con los módulos de potencia de Vicor supone una gran ventaja”.

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 entregó 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.

“La capacidad de convertir un perfil de potencia muy complejo en una solución rentable, efectiva y práctica, y luego acondicionarla y convertirla en energía aprovechable para una gran variedad de cargas móviles y estáticas es una auténtica demostración de tecnología avanzada”, señaló Reenst Lesemann, CEO de C-Power. “Nadie más lo ha conseguido hasta ahora”.

El diseño de potencia escalable de SeaRAY utiliza convertidores de bus de relación fija BCM y módulos reguladores PRM de Vicor con complejos convertidores discretos multifase para convertir eficientemente la energía turbulenta e impredecible de las olas y suministrar una alimentación controlada. Esto permitió a C-Power incrementar la eficiencia de conversión del diseño de SeaRAY desde alrededor del 50 por ciento hasta el orden del 85 al 94 por ciento.

El uso de convertidores CC/CC estables y con un amplio rango de entrada de Vicor proporcionó a C-Power el control necesario ya que 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 de Vicor 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.

“Muchas compañías intentan capturar y convertir la energía de las olas pero algo distinto es hacerlo en una solución de pequeño tamaño que además cubra las necesidades de los clientes desde el punto de vista operativo y logístico”, declaró Lesemann. “Esto es precisamente lo que hemos logrado con creces gracias a la asistencia de Vicor”.