Cables de datos estándar para proporcionar una alimentación eficiente a largas distancias

La transformación digital avanza de manera global a gran velocidad gracias al impulso de la inteligencia artificial, una red inalámbrica 5G que madura con rapidez y sistemas IoT (Internet de las Cosas) formados por miles de millones de sensores inteligentes que envían datos en tiempo real a la nube. ¿Y cómo se alimentarán estos dispositivos y estas tecnologías?

VoltServer, Inc., un fabricante de productos de distribución eléctrica con sede en East Greenwich (Rhode Island, EE.UU.), dispone de una tecnología patentada llamada Digital Electricity™, que transmite de forma segura hasta 2kW de potencia a largas distancias (hasta 2km) a través de cables de datos convencionales de bajo coste.

Los productos de VoltServer se han instalado hasta ahora en centenares de espacios, como estadios, aeropuertos, centros de convenciones, edificios de oficinas, hoteles, comunidades de viviendas, hospitales y jardines interiores para la alimentación de comunicaciones inalámbricas 4G, 5G y Wi-Fi, iluminación LED y aplicaciones IoT.

Alimentación pulso a pulso

¿En qué consiste exactamente esta tecnología? Digital Electricity es un sistema de alimentación en línea que sirve para suministrar energía a equipos remotos desde un lugar centralizado mediante cable de cobre estructurado. Es capaz de transmitir alta tensión a través de cables de datos ligeros y suministra una baja corriente para alimentar las cargas. Se trata de una versión digital de la transmisión de electricidad que se puede considerar un tercer formato junto con la CA y la CC, desarrolladas hace unos 150 años.

¿Cómo funciona? VoltServer toma la electricidad convencional y la descompone en pequeños pulsos o “paquetes de energía”. Cada paquete se envía a un receptor desde un transmisor que contiene un procesamiento embebido. Cada paquete de energía se analiza por medio de un motor de procesamiento de señal digital con el fin de determinar que la potencia se distribuye de manera precisa y segura. Si se detecta un fallo no se envía el siguiente paquete de energía. Cada paquete contiene únicamente una pequeña cantidad de energía, por lo que uno de ellos no es peligroso para personas, animales, sistemas o edificios. El receptor convierte esta electricidad digital de nuevo en CA o CC analógica para alimentar las cargas locales.

“Imaginemos una potente corriente de agua que circula por las tuberías; si se rompiera una tubería, la alta presión podría herir a alguien. Vamos a descomponer la corriente en millones de gotas”, explica Stephen Eaves, cofundador y CEO de VoltServer. “Las gotas se pueden volver a unir para obtener la cantidad de agua necesaria, pero cada gota de agua es segura. Digital Electricity es algo parecido ya que cada paquete solo contiene una pequeña cantidad de energía, por lo que es seguro pero se sigue obteniendo toda la potencia requerida”.

La energía digital permite disponer de fuentes de alimentación plug-and-play

Gracias a su diseño inherentemente seguro para transferir energía, la plataforma Digital Electricity™ de VoltServer es capaz de alcanzar una distancia de hasta 2000 metros mediante cable de comunicaciones de cobre estructurado de tipo convencional y métodos de cableado de baja tensión de Clase 2. Esto permite, de forma parecida a la alimentación por Ethernet (power-over-ethernet, PoE), que VoltServer transporte datos digitales y alimentación eléctrica con una sola infraestructura de cableado híbrido, por lo que su instalación es mucho más sencilla y económica que los sistemas eléctricos convencionales de 110/220 V.

Esta sencillez permite que arquitectos, diseñadores y responsables de instalaciones configuren y reconfiguren, de forma rápida y sencilla, redes inalámbricas, planos de oficinas e invernaderos. Además, dado que la plataforma es digital, proporciona una información sin precedentes sobre el uso de la energía a través de un panel de control centralizado. Esto ofrece a los operarios del edificio y al personal de mantenimiento una visión granular de su red eléctrica para gestionar mejor las cargas críticas y acabar con la necesidad de los tradicionales cuadros de disyuntores.

Los convertidores de Vicor son eficientes y no necesitan refrigeración

Vicor Corporation ha trabajado estrechamente con VoltServer desde que empezó a desarrollar el producto. Los convertidores de bus de relación fija CC/CC BCM® de Vicor son robustos, se refrigeran de forma pasiva y están diseñados para incorporarlos a los receptores que transforman la tensión más alta de transmisión en una tensión baja y segura para alimentar las cargas.

Su eficiencia del 97% permite una refrigeración fiable sin ventilador dentro de una carcasa más pequeña. Proporcionan una eficiencia que permite colocar los receptores en espacios reducidos y cerrados que son demasiado pequeños como para albergar ventiladores de refrigeración. Esto hace que la plataforma VoltServer funcione con más eficiencia y con disipadores de calor mucho más pequeños por lo que disminuye notablemente el tamaño del receptor.

“Con el convertidor de Vicor conseguimos que las pérdidas de calor sean un 43% más bajas que en un convertidor normal, y que el tamaño del disipador de calor disminuya proporcionalmente”, señala Dan Lowe, cofundador y Director de Desarrollo del Negocio de VoltServer. “Entre nuestros clientes se encuentran los tres mayores operadores de redes móviles de EE.UU., por lo que los requisitos en cuanto a fiabilidad son extremadamente exigentes.”

VoltServer utiliza el BCM6123 de Vicor, un convertidor de bus de relación fija y pequeño tamaño (2,51 x 6,10 x 0,73 cm), en los receptores del punto final para convertir los paquetes de energía de forma eficiente. Los BCM de Vicor se basan en Sine Amplitude Converter (SAC™), una topología propietaria de bajo ruido y alta eficiencia que apenas requiere filtrado electromagnético. Esto disminuye aún más el tamaño del sistema de alimentación y simplifica el diseño además de cumplir las normas relativas a interferencias electromagnéticas (EMI).

“Al necesitar tan poco filtrado electromagnético, podemos lograr que el receptor de Digital Electricity sea muy compacto se pueda montar prácticamente en cualquier sitio”, señala Lowe. “Cualquier otro convertidor generaría más calor, por lo que el receptor sería mucho más grande y exigiría mucha más refrigeración, lo cual acabaría repercutiendo sobre los costes y sería mucho más difícil de instalar en espacios reducidos”.