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AC3E y su joya: el convertidor energético de nivel mundial que Chile desarrolla para la energía solar

por 1 octubre, 2018

Si bien la tecnología está pensada en aplicaciones solares fotovoltaicas, "debido a sus interesantes características hemos explorado su utilización en la carga de baterías para automóviles eléctricos, para controlar el encendido de lámparas LED y otras aplicaciones industriales donde la eficiencia, peso o tamaño son relevantes", señala el investigador Marcelo Pérez. Este reportaje es acompañado del capítulo "Electrónica para sanar", de la serie "Del átomo al cosmos" de Imago Producciones.
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Un dispositivo para mejorar el uso de la energía solar desarrolla actualmente un grupo de científicos chilenos del Centro Avanzado de Ingeniería Eléctrica y Electrónica (AC3E) de la Universidad Técnica Federico Santa María (USM).

Se trata del desarrollo de un convertidor de potencia, que es un dispositivo para controlar el flujo de energía eléctrica, para ser utilizado en aplicaciones solares fotovoltaicas, según explica el investigador Marcelo Pérez, a cargo del proyecto.

"Una de las áreas de impacto del AC3E es energía, las otras dos son tecnologías para la salud e industria inteligente, por lo tanto, este trabajo contribuye directamente a esta área de impacto", dice. "Además, el AC3E, junto con la Universidad Técnica Federico Santa María, han cofinanciado el patentamiento de esta tecnología", detalla.

Convertidor de potencia parcial.

Tecnología de clase mundial

El AC3E es un centro de investigación científica que crea conocimiento, forma capital humano avanzado y desarrolla innovaciones tecnológicas de clase mundial que impactan en la sociedad.

Realiza investigación y desarrollos tecnológicos para grandes y pequeñas empresas para elevar su competitividad y mejorar la eficiencia, economía y calidad de sus procesos.

Está compuesto por un grupo multidisciplinario de más de 100 personas, entre quienes se encuentran investigadores, académicos, ingenieros y estudiantes de pre y posgrado, organizados en 6 líneas de investigación.

Ingenieros trabajando en Laboratorio de Desarrollo AC3E.

Alta eficiencia

Pérez cuenta que las principales ventajas de este nuevo convertidor son su muy alta eficiencia, bajo peso y tamaño, lo que lo hace conveniente a corto plazo, por la reducción de los costos de transporte e instalación, y a largo plazo, debido a las bajas pérdidas de energía que genera.

Este trabajo comenzó hace unos años con la tesis de doctorado de Jaime Zapata, un estudiante de la USM, quien desarrolló un prototipo de laboratorio y junto a quien el equipo solicitó la patente.

"Ahora estamos diseñando un prototipo funcional que permite corroborar las características de eficiencia que medimos en laboratorio en ambientes más reales y con la integración del sistema de control. Esperamos que para el próximo año pasemos a la etapa de prototipo industrial, en el cual además se integran características de usabilidad por parte del usuario y comunicación con otros dispositivos", expresa.

Investigador del AC3E y académico de la USM Marcelo Pérez.

Múltiples usos

En este proyecto participan además el profesor del Departamento de Electrónica de la USM Samir Kouro, la investigadora de la USM Ana Llor y un grupo de posdoctorados, estudiantes de doctorado, magíster y pregrado.

"Cada uno de los estudiantes está desarrollando, o ha desarrollado, un aspecto específico del convertidor, partiendo del concepto inicial, estudio de distintas configuraciones, diseño del circuito, diseño del transformador de alta frecuencia, etc.", cuenta Pérez.

El investigador destaca que, si bien la tecnología está pensada en aplicaciones solares fotovoltaicas, "debido a sus interesantes características hemos explorado su utilización en la carga de baterías para automóviles eléctricos, para controlar el encendido de lámparas LED y otras aplicaciones industriales donde la eficiencia, peso o tamaño son relevantes".

Avances

El principal avance tecnológico plasmado en esta tecnología es el cambio en la forma en que los convertidores de potencia pueden manejar la energía, resalta el científico.

"Usualmente estos convertidores se utilizan para manejar toda la energía que entra o sale de un sistema, por ejemplo, un panel solar o un LED, de esta forma puede controlar las variables eléctricas como voltaje o corriente, llevándolas a un valor establecido", explica.

Sin embargo, "en muchas aplicaciones la cantidad de energía que se maneja es casi constante, con pequeñas variaciones para compensar cambios, como por ejemplo radiación solar o temperatura. En estos casos, la tecnología que nosotros desarrollamos, un gran porcentaje de la energía fluye directamente y el convertidor solo maneja un porcentaje necesario para realizar el control. De esta forma, se logran las características mencionadas anteriormente".

Pérez afirma que actualmente existen varios grupos de investigación en electrónica de potencia a nivel mundial que trabajan con el objetivo de mejorar la eficiencia en el manejo de energía.

"Sin embargo, creemos que la directa aplicabilidad de nuestra tecnología en el ámbito local y la creciente expansión mundial de las energías renovables, en particular solar fotovoltaica, permitirán impulsar su desarrollo y comercialización. De esta forma, seremos uno de los grupos pioneros en desarrollar y licenciar esta tecnología", concluye.

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