Universidad
Politécnica de Madrid

09.02.15

Un equipo de investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) ha resultado premiado con uno de los 10 Academic Awards, ayuda de 30.000 dólares, que concede Google para participar en el Little Box Challenge. Esta competición internacional, en la que participan más de 650 equipos de todo el mundo, tiene un premio final de un millón de dólares para el equipo que construya el inversor  para paneles solares más pequeño.

Google y el Institute of Electrical and Electronics Engineers-Power Electronics Society (IEEE- PELS) promueven esta competición para impulsar la investigación y el desarrollo de inversores ultra-compactos de alta densidad de potencia (>3kW/litro). El inversor recibe la energía que proporcionan los paneles solares con una tensión de 400V DC, y debe generar una tensión alterna como la disponible en nuestros hogares (220V AC) con capacidad para suministrar 2kW de potencia (suficiente para alimentar 50 PC o 200 lámparas de bajo consumo). En el futuro, estos inversores facilitarán el suministro de energía eléctrica en lugares remotos, con paneles solares y baterías.

Más de 100 propuestas técnicas de universidades de diferentes partes del mundo competían en la convocatoria de los Academic Awards, de las que solo 10 han sido seleccionadas, en base a la solidez y el grado de desarrollo de las mismas. Entre ellas, la del equipo coordinado por José Antonio Cobos, catedrático del Centro de Electrónica Industrial (CEI) de la UPM.  Junto a la Politécnica de Madrid completan la decena de universidades seleccionadas las siguientes: University of Colorado Boulder, National Taiwan University of Science and Technology, Texas A&M University, ETH Zürich, University of Bristol, Case Western Reserve University, University of Illinois Urbana- Campaign, University of Stuttgart y Queensland University of Technology.

El equipo que lidera José Antonio Cobos, cuya investigación está centrada en la electrónica de potencia, presentó en esta competición los conceptos que implementarán en el prototipo de inversor que construirán hasta el 21 de julio, fecha en la que se seleccionarán los equipos que pasarán a la fase final del Little Box Challenge, que se celebrará en octubre de este año en el National Renewable Energy Laboratory (NREL) en Golden, Colorado, EEUU. En esta cita, los investigadores seleccionados tendrán que poner a prueba sus prototipos, que deberán funcionar ininterrumpidamente durante 100 horas en la Energy Systems Integration Facility. El premiado será el inversor más pequeño de entre aquéllos que cumplan todas las especificaciones eléctricas, mecánicas y térmicas.

Lograr el convertidor de potencia más pequeño posible

“El objetivo está claro: construir el convertidor de potencia más pequeño posible. El problema, y a su vez el atractivo de una competición, es que no conoces el límite, por lo que no te puedes conformar con cumplir la especificación. Tienes que intentar ir mucho más allá”, indica Cobos.

Las propuestas han sido evaluadas por Google y la IEEE-PELS valorando las soluciones técnicas que cada equipo plantea para solucionar los 4 retos técnicos de la competición: a) almacenamiento interno de energía a la frecuencia de red (120Hz), ya que la potencia recibida del panel debe ser continua, y la entregada a la carga, variable; b) miniaturización de componentes mediante la conversión eficiente de potencia a alta frecuencia (cientos de kHz); c) cumplimiento de la normativa de interferencias electromagnéticas (EMI) y d) gestión térmica para que la superficie del inversor no supere 60ºC.

“Nuestra propuesta se basa un conjunto de celdas de conversión de potencia entrelazadas, de mucha menor potencia que si hiciéramos un único convertidor, que trabajan de forma sincronizada pero con un desfase temporal entre ellas. De este modo que la energía fluye de forma continua por muchos componentes pequeños, en vez de hacerlo de forma pulsada por unos pocos componentes. Así, los condensadores de filtrado, la gestión térmica y el cumplimiento de la normativa de Interferencias electromagnéticas es mucho más fácil”, explica el investigador español.

José Antonio Cobos asegura que obtener este premio es a la vez un reconocimiento a la labor de investigación del grupo, así como una inyección de moral adicional que motiva a los estudiantes y profesores que forman parte del equipo. “Queremos agradecer también la donación que nos ha hecho el European Center for Power Electronics (ECPE) para apoyarnos en esta competición".