Tecnologías

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El salto adelante energético de la US Navy

 

La US Navy investiga la construcción de buques más eficientes eléctricamente, eliminando la necesidad de la mayoría de los sistemas de potencia intermedios y mejorando el suministro de picos de energía de los sistemas de combate, con el sistema Energy Magazine and Energy Magazine Mk II.

Según Steve Markle, Director of the Electric Ships Office, at the Navy League’s Sea Air and Space Exhibition, el concepto del Energy Magazine actualmente en desarrollo, tiene por objeto resolver los dos desafíos a los que se enfrenta la Armada: demanda de energía más dinámica y mayor potencia.

La demanda de energía más dinámica proviene de los sistemas de combate eléctricos instalados a bordo de buques, tales como sensores, armas de energía dirigida y sistemas de guerra electrónica. En lugar del flujo constante de energía a voltaje constante proporcionado por los generadores de buques, la energía necesaria para el funcionamiento de estos fluctúa enormemente en función de su actividad.

“Los radares, por ejemplo necesitan una subida y posteriormente una bajada de la necesidad de energía. Lo mismo ocurre con las armas de energía dirigida o con los sistemas de guerra electrónica. Todos ellos son fluctuantes por naturaleza. Pero juntos crean una demanda combinada de energía difícil de manejar para adecuarla a la demanda de los 1399 sistemas que existen en la actualidad “, dijo Markle.

Según Markle, la solución a una demanda de potencia aleatoria es el concepto Energy Magazine, que tiene dos componentes: almacenamiento de energía y capacidades de control avanzadas.

El Energy Magazine, que utiliza el almacenamiento de energía para atender a una demanda aleatoria, tiene dos características importantes: el almacenamiento de energía y la extracción de la red para poder proporcionar estas cargas puntiagudas”, explicó Markle. “El Energy Magazine utiliza el almacenamiento de energía que extrae de la red para proporcionar esos picos cuando son necesarios”.

Está diseñado para complementar a los generadores utilizando un método de ahorro de pico. La tecnología almacena energía y la añade a la corriente constante del generador para satisfacer el nivel del pico de la demanda de energía de los sistemas de combate. Al mismo tiempo, las pausas en la demanda de energía permitirían que el exceso de potencia del generador vaya hacia la recarga de los almacenes de energía.

El componente de control avanzado es el mecanismo de distribución que gestionará el flujo de energía desde los generadores a los sistemas del buque, así como a los sistemas de armas a bordo del buque cuando necesiten un pico, mientras que al mismo tiempo controlará el flujo de energía desde y hacia el mecanismo de almacenamiento del energía. La energía irá a los sistemas de armas durante sus picos de demanda, y a la unidad de almacenamiento para la carga durante las pausas, de acuerdo con Naval Sea Systems Command.

La tecnología concreta de almacenamiento todavía está siendo investigada. Sin embargo, el prototipo del Energy Magazine Mk II hace uso de una batería de fosfato de litio que es ligeramente más grande que una batería de D-Cell, dijo Markle.

“No todos los dispositivos de almacenamiento son la respuesta perfecta para cada situación”, explicó. “Así que puede llegar a ser un híbrido una combinación de diferentes tipos de almacenamiento.”

En términos de proporcionar más energía a los buques, la eficiencia es clave. Sin embargo, mientras que los avances en la tecnología de generación de energía y almacenamiento se ha producido lentamente, la necesidad de más potencia a bordo de los buques ha crecido exponencialmente.

El tamaño, el peso y el coste de energía ya son desproporcionados para la cantidad de energía que realmente producen estos sistemas, informa Markle y los sistemas de acondicionamiento de energía intermedios tendrán que ser más grandes a la vez que los sistemas electrónicos que apoyan.

El Energy Magazine también ayudará a resolver esta ineficiencia de energía. La Navy Power and Energy Systems Technology Development Roadmap informa que la corriente AC continuará siendo usada en los buques para alimentar la climatización e iluminación a bordo, por ejemplo. Sin embargo, de acuerdo con NAVSEA, la futura interfaz MIL-STD 1399 dependerá más de la corriente continua, específicamente de la DC de baja y media tensión.

Al reducir la necesidad de sistemas intermedios individualizados, la futura interfaz DC permitirá a los buques utilizar una arquitectura común entre las diferentes cargas útiles eléctricas.

“Lo que estamos tratando de hacer es conseguir ese 30 a 40 por ciento del pico del consumo de nuestras naves con un sistema común que sirve a varios usuarios”, explicó Markle.

El aspecto final del barco eléctricamente actualizado es el generador de energía. El Advanced Power Generation Module (APGM) se encuentra en las primeras etapas de estudio y desarrollo de prototipo, con contratos de estudio actualmente en preparación, según Markle. El sistema estará diseñado para usar DC y soportar cargas eléctricas aleatorias como parte del concepto de Energy Magazine. Las pruebas simuladas están siendo realizadas actualmente por Sandia National Laboratories, y el generador de energía de próxima generación está programado para entrar en la fase de pruebas en FY23.

Fte.: Defense Systems

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