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Energía híbrida para la primera línea
Las Fuerzas Armadas de los EE. UU. Están muy sobrecargadas por los costos financieros y tácticos de transportar combustible al campo de batalla. Este mes de julio, en un esfuerzo por abordar el problema, la Infantería de Marina de los Estados Unidos desplegará un par de generadores diésel acoplados con potentes baterías a las tropas de primera línea en Afganistán. Los sistemas de energía híbridos deberían reducir entre un 50 y un 70 por ciento la cantidad de combustible necesario para generar electricidad, según el fabricante. Earl Energy de Portsmouth, Virginia.
Casa de energía: Un prototipo de generador eléctrico híbrido de 10 kilovatios.
Los generadores que utilizan actualmente los campamentos militares de EE. UU. Funcionan de manera ineficiente porque necesitan manejar picos ocasionales de demanda. Puede tener un generador de 10 kilovatios que en cualquier momento solo produce 1,5 kilovatios de energía para satisfacer su carga, dice Doug Moorehead, presidente de Earl Energy. Por lo tanto, está desperdiciando 8.5 kilovatios de energía que no está almacenando para su uso posterior, dice.
En cambio, el híbrido de batería diesel que la compañía desarrolló hace funcionar los generadores en ráfagas cortas para maximizar la utilización de energía. Esto no solo satisface los requisitos energéticos inmediatos de un campamento, sino que el sistema también carga un banco de baterías de iones de litio. Cuando las baterías están completamente cargadas, el generador se apaga y el sistema comienza a extraer energía de las baterías. Los generadores pueden pasar de funcionar las 24 horas del día a tres o cuatro horas al día; es así de bueno en algunos casos, dice Moorehead.
Los sistemas híbridos que se desplegarán en julio combinarán un generador diésel de 18 kilovatios, similar a los que se utilizan actualmente en el campo de batalla, con un banco de baterías de iones de litio de 40 kilovatios-hora. El sistema también incluirá una matriz de paneles solares fotovoltaicos de 10 kilovatios que reducirá aún más el consumo de combustible.
Todo el sistema, incluida la fotovoltaica, se vende por más de $ 100,000, en comparación con los $ 80,000 a $ 100,000 de un generador convencional de tamaño similar, dice Moorehead. El costo para Earl Energy solo por las baterías, que tienen protecciones integradas contra las altas temperaturas y las condiciones polvorientas de Afganistán, es de $ 750 a $ 1,500 por kilovatio-hora de almacenamiento.
Moorehead estima que el sistema se amortizará en un plazo de siete a 12 meses, dependiendo del costo del combustible. Los ahorros más grandes provendrían del uso del sistema híbrido sin la energía fotovoltaica, que es costosa, y la compañía ahora está desarrollando un generador autónomo sin la energía solar adicional, dice.
Maximizar la eficiencia energética de la unidad requiere ciclos profundos repetidos de las baterías, descargándolas a su capacidad máxima antes de recargarlas. Las baterías convencionales de plomo-ácido y níquel-cadmio pierden rápidamente capacidad de almacenamiento si se someten a ciclos profundos repetidamente. La avanzada tecnología de iones de litio de las baterías de Earl Energy les permite durar cerca de 4.000 ciclos, o de 18 a 24 meses, según la compañía. Moorehead desarrolló tecnología de baterías de iones de litio para fabricantes de baterías Sistemas A123 antes de unirse a Earl Energy.
El sistema de energía híbrida también emplea software de administración de energía que usa algoritmos complejos para maximizar la eficiencia del generador. Steven Minnihan, analista de Investigación Lux dice que esta gestión de la energía, junto con la electrónica de potencia que permite que el sistema cambie rápidamente entre la energía del generador y la batería, es muy importante. Las empresas hablarán con bastante libertad sobre la química de las baterías que están usando, pero son muy herméticas sobre los sistemas de gestión de energía y la electrónica de potencia, dice. Se está convirtiendo en una propiedad intelectual cada vez más importante.
La tecnología es competitiva en el campo de batalla porque transportar combustible diesel al frente en convoyes fuertemente armados es muy costoso. Moorehead, ex Navy SEAL, dice que los costos de entrega del combustible transportado al frente en Afganistán generalmente oscilan entre $ 20 y $ 40 por galón.
Reducir el uso de combustible en las líneas del frente ahorra más que dinero. Ray Mabus, Secretario de la Marina, habló sobre el costo total del combustible en un reciente DOE Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada para la Energía (ARPA-E) en Washington, D.C. Por cada 24 convoyes [de combustible], perdemos un soldado o un infante de marina [que] muere o resulta herido custodiando ese convoy, dijo Mabus. Ese es un alto precio a pagar por el combustible.
Earl Energy espera comenzar a aumentar la producción de sus sistemas de generadores de alta eficiencia. Según la compañía, el número de convoyes de combustible podría reducirse a la mitad si sus dispositivos se despliegan ampliamente.