Diseña un inversor ultra-compacto y gana un millón de dólares

Google y el Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) está ofreciendo un premio de un millón de dólares a cualquiera capaz de diseñar un inversor de potencia, que sea unas 10 veces más pequeño de lo que existe en el mercado a día de hoy.

El proyecto, que se hace llamar The Little Box Challenge, anima a aquellos que cuestionan los límites percibidos de la ingeniería, para que diseñen el inversor con la mayor densidad de potencia que sea posible, utilizando una escala de kilovatios en la que, como mínimo, éste maneje 3 vatios por centímetro cúbico.

inversor ultra-compacto

Google pondrá el dinero, mientras que el IEEE (que publica IEEE Spectrum) ha generado las especificaciones para el concurso y formará parte del jurado, según comenta Don Tan, presidente de la Power Electronics Society (PELS). Añade que disminuir el tamaño y mejorar la electrónica de potencia en los inversores de hoy día, podría tener tremendos beneficios para la sociedad.

El problema de los inversores convencionales, que convierten corriente continua de fuentes como paneles fotovoltaicos o baterías en corriente alterna, es que son relativamente grandes y pesados para la potencia que manejan. Google tiene la esperanza de que un inversor más ligero y manejable podría tener un amplio rango de aplicaciones.

Algunos de los usos más inmediatos podrían ser bajar el coste de los equipos fotovoltaicos domésticos, sistemas de alimentación ininterrumpida más eficientes, microredes asequibles para regiones remotas o la posibilidad de usar la batería de un vehículo eléctrico como fuente de energía durante un apagón. Un inversor más pequeño podría incluso hacer que los centros de datos de Google funcionen de modo más seguro y eficiente, según indica la propia compañía.

Don Tan dice que hay varias maneras de enfocar el desafío, y que cualquier avance en cuanto a densidad de potencia supondrá innovar tanto en el diseño como en los materiales. El inversor tendrá que tener una eficiencia superior al 95% y ser capaz de manejar cargas de 2 kVa. También tiene que caber en una envolvente metálica de no más de 655 centímetros cúbicos, y aguantar cien horas de pruebas. La lista completa de requisitos puede consultarse aquí [PDF].

Uno de los enfoques más obvios, explica Tan, sería incrementar la frecuencia de funcionamiento del inversor, para aumentar la densidad de potencia. Para conseguirlo, los participantes tendrán que pensar en los semiconductores wide-bandgap (WBG), que emplean materiales como el nitruro de galio (GaN) o carburo de silicio (SiC), y que pueden manejar cargas y frecuencias más altas, permitiendo aparatos más pequeños y eficientes.

La web de The Little Box Challenge promociona específicamente los semiconductores WBG apuntando a los participantes hacia varios fabricantes que pueden suministrar estos componentes. De hecho, Google ha invertido en una de estas compañías, Transphorm. Algunas incluso están involucradas en el instituto nacional de innovación en la fabricación de la Casa Blanca, con el objetivo de bajar el coste de los semiconductores WGB.

Pero incluso si el desafío produce un ganador con tecnología lista para ser comercializada, no necesariamente se traduce en una rebaja inmediata de los costes para algunas de las aplicaciones más prometedoras. El alto coste de las microredes, por ejemplo, tiene su origen en los costes de almacenamiento, así como en temas como la estandarización e integración. Los vehículos eléctricos también sufren el alto coste de las baterías, que repercute directamente en su precio.

En cualquier caso, la electrónica de potencia sigue siendo bastante cara en estas aplicaciones, así que los beneficios serán aparentes con el tiempo, dice Tan. Además, el proyecto Little Box Challenge no está solo. Hay otras iniciativas, como la Gigafactoría de Tesla, en colaboración con Panasonic, cuyo fin no es otro que reducir el coste de los acumuladores de litio-ion.

gigafactory-tesla

Y el coste de los inversores para instalaciones fotovoltaicas, que son el principal desembolso después de los paneles, también está bajando. En Estados Unidos, los precios de un inversor residencial medio han bajado de 34 centavos por vatio a 30 centavos por vatio en 2012, según GTM Research y la Solar Energy Industries Association. Los microinversores solares y la electrónica de potencia a nivel de módulo fotovoltaico, también están ganando mercado además de cambiar el diseño y suavizar el coste de los sistemas solares.

Google dice que los equipos mantendrán su propiedad intelectual y que la compañía no requerirá una licencia exclusiva. Pero añade que Google podrá hacer público algunos detalles técnicos de alto nivel (sin revelar ningún tipo de propiedad intelectual) para “enseñar al mundo qué técnicas son posibles para crear una nueva generación de electrónica de potencia.”

Los equipos registrados deben enviar un enfoque técnico y aplicación de pruebas antes del 22 de julio de 2015. Los finalistas serán anunciados en octubre de 2015 y el gran premio será entregado en enero de 2016.

Fuente: Electriccarsreport.com

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