La revolució de l'electrònica en els sistemes d'energia

Què és el poder? En les interaccions humanes, el terme sovint es refereix a la força física, però també es parla del poder de la informació com una manera de donar forma i dirigir el curs dels esdeveniments. El poder és la capacitat d'impactar al món en dues formes materials i immaterials - a través de la intel·ligència i dels músculs; cervell i músculs. Això mateix també té sentit en la forma en que l'electrònica ha reformat el sistema energètic.

Va ser la invenció del transistor quan el seu primer ús en la dècada del 1950 va donar inici a la revolució de l'electrònica. Més tard, els primers circuits integrats i microprocessadors van arribar al mercat i això va desencadenar una carrera per construir ordinadors més potents gràcies a la utilització dels semiconductors. La informació i les tecnologies de la comunicació (TIC) van passar a tenir un paper important a la vida quotidiana. Alhora, els transistors -utilitzats per exemple en unitats industrials amb tiristors- van permetre l'inici de la substitució dels tubs d'arc de mercuri per sistemes d'alta tensió (HVDC).

El següent avanç tecnològic per l’HVDC -va ser l'Isolate Gate Bipolar Transistor (IGBT) per treballar en molt altes tensions i també elevades corrents durant la dècada de 1990. De fet es van utilitzar en els parcs eòlics d'alta mar per connectar la xarxa amb les unitats industrials de mitjana tensió. Ells són el múscul en els sistemes de procés ja que aquestes unitats es poden apilar com blocs de construcció compacta en les terminals d'AC/DC. Al 2010, els 75 quilòmetres/400 megawatts de l'enllaç amb cable Trans Bay a San Franciso, va ser el primer sistema HVDC important en utilitzar IGBT, l'objectiu era el desenvolupament d'un nou disseny de bloc per permetre una mida compacta del terminal d'AC/DC. Aquesta topologia HVDC d'avantguarda es va fer per l'alt poder de còmput dels microprocessadors moderns necessaris per al control i la supervisió. En el mateix any, el sistema de Ultra DC d'alta tensió innovador de Siemens va començar a distribuir 5.000 megawatts a través de 1.418 quilòmetres al sud de la Xina.

Fa més de 25 anys, les targetes controladores ja eren difícils de manejar. Era necessari que les rutines del programari d'aquests microcontroladors fossin utilitzades com el cervell dels esquemes de control avançats, demostrant una vegada més com els enginyers d'energia tendeixen a prendre les millors solucions en aquest dominis i, també, integrar-los en les seves pròpies aplicacions en xarxes o centrals elèctriques. Per aquests components la funció en totes les circumstàncies, requereix d'una gran quantitat de coneixements tècnics. Els sistemes que utilitzen l'electrònica per a la informàtica han de ser dissenyats per satisfer les altes expectatives.

Encara que la majoria dels aparells de les TIC i la llar depenen de l'electrònica, la majoria dels consumidors no són conscients del seu paper o rol. Aquests components estan al nostre voltant, realment són necessaris per les aplicacions industrials, trens interurbans, turbines de vent, o els transformadors de la xarxa i els dispositius d'emmagatzematge.

Ben segur que el futur portarà una major eficiència a les àrees de disseny de semiconductors amb topologies de convertidors. La recerca se centra en nous substrats que van més enllà de silici, i durant els propers anys és probable que es vegi més transport i distribució de corrent continua gràcies a l'electrònica de potència.

A més del desenvolupament de sistemes de control també es dedica al desenvolupament i fabricació de forma selectiva dels semiconductors, com tiristors per als sistemes HVDC. I, per descomptat s'apliquen components inclosos en els desenvolupats que s'involucren en negocis conjunts en què es pot preveure una prometedora i compacta tecnologia ben robusta.

La revolució de l'electrònica de potència permetrà grans quantitats d'energia de transport a grans distàncies amb una alta eficiència, la inter-connexió dels mercats i permetre un equilibri de les càrregues.

Font: Siemens