Del estudio al despliegue: El salto innovador en el desarrollo de transformadores de estado sólido en el Reino Unido
I. Resumen de los Transformadores de Estado Sólido (SST)
Un Transformador de Estado Sólido (SST) es un dispositivo avanzado de conversión de energía que integra semiconductores de potencia, transformadores de alta frecuencia y circuitos de control.
En comparación con los transformadores tradicionales, el SST soporta conversiones AC/AC, AC/DC y DC/DC, y presenta ventajas como flujo de potencia bidireccional, control inteligente y un diseño compacto. Sus principales topologías incluyen estructuras de una etapa, dos etapas (con enlaces LVDC o HVDC) y tres etapas, cada una adecuada para escenarios de aplicación específicos.
II. Ventajas del SST
Tamaño compacto y ligero: La operación de alta frecuencia reduce el volumen hasta en un 80%.
Alta eficiencia: Menos etapas de conversión y soporte para conexión directa de corriente continua.
Compatibilidad con la red inteligente: Permite el monitoreo en tiempo real, regulación de voltaje, compensación de potencia reactiva y aislamiento de fallas.
Integración con energías renovables y almacenamiento de energía: Conexión directa de sistemas solares, eólicos y de baterías.
Adecuado para mercados de alto crecimiento: Como la carga rápida de vehículos eléctricos, centros de datos y tránsito ferroviario.
III. Campos de Aplicación
Red Eléctrica: Mejora la flexibilidad de la red, soporta flujo de potencia bidireccional e integra recursos de energía distribuida.
Carga de Vehículos Eléctricos (EV): Habilita la carga ultra-rápida (350kW+), funcionalidad Vehicle-to-Grid (V2G) e integración directa de energías renovables.
Tránsito Ferroviario: Reemplaza los transformadores de tracción tradicionales, reduciendo el peso y mejorando la eficiencia.
Centros de Datos: Mejora la eficiencia energética, reduce los requisitos de refrigeración e integra energías renovables.
Marina y Aviación: Impulsa la transformación de la electrificación y reduce las emisiones de carbono.
IV. Desafíos Técnicos
Alto Costo: El costo del SST es 5-10 veces mayor que el de los transformadores tradicionales.
Problemas de Fiabilidad: Capacidad débil de resistencia a cortocircuitos, y los dispositivos semiconductores son susceptibles al estrés de voltaje.
Interferencia EMI: El cambio de alta frecuencia causa interferencia electromagnética, requiriendo un diseño de filtro complejo.
Aislamiento y Gestión Térmica: El rendimiento de los materiales aislantes a altas frecuencias no ha sido completamente dominado.
Conducción de Puerta y Protección: El diseño es complejo, requiriendo aislamiento y control de alta precisión.
V. Oportunidades de Mercado en el Reino Unido
Modernización de la Red: El Reino Unido tiene aproximadamente 585,000 subestaciones, de las cuales 230,000 subestaciones de distribución pueden beneficiarse del SST.
Objetivos de Energía Renovable: Los objetivos para 2030 incluyen 50GW de energía eólica marina y 47GW de energía solar.
Infraestructura de Carga de Vehículos Eléctricos: Se estima que se necesitarán 300,000 pilas de carga pública para 2030, y el mercado de carga ultra-rápida tiene un gran potencial.
Electrificación Ferroviaria: Aproximadamente 2,880 locomotoras diésel serán reemplazadas, y el potencial de mercado del SST supera los £30 millones.
Crecimiento de Centros de Datos: La demanda de energía continúa aumentando, y el SST puede mejorar la eficiencia y flexibilidad energética.
VII. El Rol de CSA Catapult
Proporciona soporte técnico de cadena completa para SST, incluyendo diseño, simulación y verificación de prototipos.
Lidera proyectos como ASSIST para promover el desarrollo de la cadena de suministro doméstica de dispositivos de Si de alta tensión del Reino Unido.
Posee capacidades nucleares, incluyendo optimización multiobjetivo, empaquetado avanzado y gestión térmica.
