El proyecto conjunto de investigación effiDCent pretende aumentar la eficiencia energética y la sostenibilidad en la industria mediante el uso de corriente continua en lugar de la corriente alterna convencional. El proyecto ha concluido con éxito. Junto con la Universidad Técnica de Dortmund, la Universidad de Ciencias Aplicadas y Artes de Ostwestfalen-Lippe (TH OWL), Condensator Dominit GmbH y E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH, el pionero en tecnología Paul Vahle GmbH & Co. KG, con sede en Kamen, también ha estado investigando una transmisión de energía más eficiente utilizando barras conductoras basadas en corriente continua como líder del consorcio desde 2019.
El cambio de corriente alterna (CA) a corriente continua (CC) se traduce en un aumento de la eficiencia energética de más del 10 %. Al mismo tiempo, los recursos necesarios para fabricar carriles conductores basados en CC son significativamente inferiores a los de los sistemas convencionales. Las necesidades de cobre se reducen hasta en un 50%. El proyecto de financiación contó con el apoyo de la Unión Europea y el estado de Renania del Norte-Westfalia.
"La transición energética es un pilar fundamental para la transformación de nuestra sociedad hacia la sostenibilidad. Esta es precisamente la dirección que perseguimos con el proyecto de investigación effiDCent, con el que estamos anunciando nada menos que un cambio de paradigma en el suministro energético industrial", afirma Achim Dries, CEO del Grupo VAHLE. El nombre del proyecto se basa en la combinación de "efficient" (eficiente) y la abreviatura "DC" (corriente continua).
Junto con sus socios, el proveedor de sistemas para aplicaciones industriales móviles con sede en Kamen ha dedicado los últimos tres años a desarrollar un sistema alimentado por corriente continua compuesto por un rectificador de alta eficiencia, el carril conductor, sistemas inteligentes de almacenamiento de energía para la recuperación y dispositivos de seguridad. El objetivo era aumentar significativamente la eficiencia energética en las líneas de fabricación y producción y minimizar los tiempos de inactividad relacionados con la red para optimizar todo el proceso de fabricación. Los socios del proyecto también abrieron nuevos caminos técnicos con la integración de sistemas inteligentes de almacenamiento de energía y condensadores tampón distribuidos a lo largo de la línea.
El paso de la tensión alterna a la continua permite reducir considerablemente el material utilizado y también promete un gran ahorro de energía. A diferencia de la corriente alterna, el factor de potencia de los motores o inversores no influye, lo que significa que la carga de corriente en la línea es considerablemente menor. En consecuencia, la necesidad de cobre de un carril conductor puede reducirse considerablemente al disminuir la sección transversal, además de ahorrarse un polo.
Según Dries, el cambio a la tecnología de corriente continua es un gran paso hacia una producción industrial neutra en emisiones de CO2 para la industria. Hasta ahora, la tensión alterna trifásica estándar de 400 voltios utilizada en este sector requería un rectificador independiente para cada vehículo, lo que ya no es necesario con un suministro de corriente continua centralizado. Al eliminar el rectificador, se ahorra un componente con pérdidas en el sistema global, lo que tiene un efecto positivo en la eficiencia general y, por tanto, en el consumo de energía.
Además, la tecnología de CC tiene otras muchas ventajas que contribuyen a crear una red de suministro eléctrico industrial moderna e inteligente. Por ejemplo, los sistemas de generación y almacenamiento de energía, como los sistemas fotovoltaicos y las baterías, pueden integrarse sin problemas, ya que siempre funcionan con tensión continua. La energía de frenado puede almacenarse directamente y aprovecharse al máximo sin conversión con pérdidas a corriente alterna. Otra ventaja es la alta disponibilidad del sistema que proporciona el uso del almacenamiento: las baterías tampón permiten que los sistemas de CC sigan funcionando sin interrupción. Esto elimina la necesidad de costosos sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI). Tampoco es necesario invertir más en filtrado y compensación de la red. Los sistemas inteligentes de almacenamiento de energía incorporados absorben los picos de carga que se producen debido a los procesos de aceleración, de modo que se puede reducir la carga eléctrica conectada y aliviar las redes de corriente alterna.
Como parte del proyecto de investigación, se puso en funcionamiento un sistema de prueba de corriente continua de 80 metros de longitud en paralelo a un sistema de corriente alterna ya existente. Se demostró un ahorro energético superior al 10% al utilizar corriente continua. Además de liderar el consorcio, VAHLE se encargó del diseño del sistema, la simulación y la construcción de la instalación de pruebas. TH OWL se encargó de la construcción del alimentador de alta eficiencia, con un factor de potencia entre un 35% y un 40% superior al de un rectificador estándar.
La Universidad Técnica de Dortmund es responsable de la investigación del sistema inteligente de almacenamiento de energía para absorber la energía de frenado. El aprovechamiento de la energía de frenado mediante el almacenamiento inteligente aumenta la eficiencia del sistema en su conjunto. Esto ha sido posible gracias al uso de dispositivos eficientes de almacenamiento de energía, los llamados ultracaps, que pueden almacenar la energía de frenado durante un breve periodo de tiempo y volver a liberarla de forma controlada. La conexión segura de los sistemas de corriente continua es compleja debido a las elevadas corrientes de irrupción. Por este motivo, se desarrolló un concepto de protección y precarga adaptado a las aplicaciones de CC con E-T-A Elektronische Apparate GmbH.
Con su participación en el proyecto de investigación, VAHLE sigue ampliando su posición como pionero y líder tecnológico en el campo de la tecnología de corriente continua.
La empresa también desea agradecer expresamente a la Unión Europea y al estado de Renania del Norte-Westfalia su apoyo al proyecto. También queremos dar las gracias a la organización de gestión de proyectos de Jülich por su excelente cooperación.
El proyecto de financiación effiDCent de un vistazo:
- Objetivo principal del proyecto de investigación: Desarrollo de una barra colectora alimentada por corriente continua para líneas de producción industrial.
- Socios del proyecto: Paul Vahle GmbH & Co KG (líder del consorcio), Universidad Tecnológica de Dortmund, Universidad de Ciencias Aplicadas y Artes de Ostwestfalen-Lippe, Condensator Dominit GmbH y E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH (asociados).
- Duración del proyecto: de julio de 2019 a junio de 2022.
- El patrocinador del proyecto es el Centro de Investigación Jülich PTJ.
- Este proyecto ha sido financiado por la Unión Europea y el estado de Renania del Norte-Westfalia.
