Resumen de La superconductividad podría madurar tecnológicamente en las plantas navales de generación eléctrica
Adrián González Parada, Ricard Bosch Tous, Antonio Herrero Sabat, Joan Medes García
La superconductividad, podría ser una tecnología útil en plantas navales de generación eléctrica en barcos propulsados por Gas Natural Licuado (GNL). La criogenia necesaria para los sistemas de superconductividad de alta temperatura, ya está disponible en esos barcos y su instalación podría proporcionar beneficios en términos de eficiencia energética, mejoras en la operación, estabilidad, reducción de emisiones y ahorro de costos. La planta de generación eléctrica es un lugar estratégico para comenzar la instalación de superconductores, especialmente si la propulsión es eléctrica convencional.
Los nuevos barcos híbridos GNL-Eléctricos, pueden transferir la función del volante de inercia del motor térmico que consume gas, al alternador acoplado a el, para que la electricidad gestione las oscilaciones de par motor y resistente de los propulsores de manera más eficiente. Esta estructura es similar a la de las plantas de generación eléctrica convencionales, pero con un alternador más grande, capaz de manejar las puntas de consumo de corriente efímeras, que se producen en los arranques de los propulsores eléctricos o en condiciones climáticas adversas. Cada grupo electrógeno sincronizado a través de los alternadores, pasa exclusivamente a operar solo en los puntos de máximo rendimiento o puede ser desconectado de la planta de generación, dejando de consumir combustible.
Los motores eléctricos utilizados en la propulsión naval, permiten controlar de manera precisa e independiente el par y la velocidad de rotación, mediante el uso de tecnología electrónica. En contraste, los motores térmicos, tienen una franja de velocidades de operación eficiente limitada y no permiten un control tan preciso del par y la velocidad, como los motores eléctricos. El par instantáneo en el eje de los motores eléctricos, depende de la corriente eléctrica absorbida por el motor y la velocidad depende de la tensión y la frecuencia que se puedan mantener en sus bobinas.
Para maximizar la eficiencia energética en los barcos híbridos GNL-Eléctricos, se sugiere que el motor térmico de gas impulse el alternador en su zona de pares y velocidades eficientes, para suministrar la potencia media y no los picos de consumo de los propulsores durante su aceleración.
El alternador y sus inercias asociadas, pueden traducir a corriente esas puntas de consumo, simplemente sobredimensionándo su potencia aparente, que sea capaz de suministrar la corriente que requieren los propulsores. Las inercias de las masas rodantes, son uno de los mejores sistemas de almacenamiento de potencia instantánea electromecánica, lo que puede resultar en ahorro de combustible y mejores prestaciones de la embarcación.
Los alternadores superconductores pueden suministrar la potencia eléctrica extra necesaria para la aceleración propulsiva, sin aumentar su tamaño. Esto se logra a través de la ayuda de las masas rodantes de la generación, que proporcionan la energía en forma de par instantaneo, que el alternador convierte a intensidad en Amper. Los propulsores eléctricos en general, o los POD y RIM en particular, pueden trabajar de forma oscilante en su fuerza propulsora, para compensar el efecto de las olas aparentes. Esta oscilación en la fuerza propulsora, que se adapta a las variaciones de la fuerza resistente del casco, se traducen en una oscilación de la corriente efectiva, que la planta eléctrica debe ser capaz de alimentar.
Este funcionamiento adaptado al estado del mar, resulta mas adecuado que el concepto clásico de “velocidad de crucero”.
Estos propulsores eléctricos si se construyen con orientaciones cenitales, podrían llegar a compensar oscilaciones de cabeceo. Se cuenta con la capacidad de cálculo y control necesario, para dar instrucciones precisas a los diferentes controles electrónicos de la cadena energética, que incluye el motor de gas, el alternador y el conjunto propulsor eléctrico. Admitiendo esta servo-propulsión, con la fuerza instantánea del propulsor ajustada a las variaciones de par resistente, para mantener la velocidad, no es descabellado pensar en juegos de propulsores acimutales eléctricos fuera del plano de crujia, con posibilidad de ajuste del ángulo cenital.
