La Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Río Cuarto contará con un equipo de última generación para emulación y ensayos de banco de baterías y de convertidores electrónicos (DC-DC y AC-DC). Se trata de un dispositivo de origen estadounidense, que demandó una inversión de 388.500 dólares y que será el primero en su tipo en llegar al país.

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Se destaca por su capacidad en cuanto a potencia y nivel de tensión. Permite realizar ensayos de manera integral, simulando condiciones reales de operación y da la posibilidad de incluir una multiplicidad de variables.

La incorporación de este equipamiento en el ámbito de la investigación y el desarrollo de la Universidad y su área de influencia está en línea con la evolución actual de la industria nacional, abocada al desarrollo de tecnologías de almacenamiento de energía basadas en litio, y de las aplicaciones de electrónica para movilidad eléctrica e integración de energías renovables en sus diferentes escalas. Se brindarán servicios de manera directa a empresas del país y el extranjero y a centros de investigación, desarrollo e innovación, tanto del ámbito público como del privado.

Es un probador universal para celdas individuales o bancos de baterías, inversores, convertidores bidireccionales (DC / DC o AC / DC), cargadores a bordo o externos y BMS, entre otros, con prueba/simulación de batería, fuentes de energía y cargas.

La adquisición se concretó en el marco de la segunda edición del programa Equipar Ciencia, que lleva adelante el Ministerio de Ciencia y Tecnología e Innovación de la Nación. “Además de lo que es investigación y desarrollo, se prevé satisfacer demandas de fábricas de baterías, ya sea para bicicletas eléctricas, monopatines, autos y aplicaciones de uso estacionario”, señaló el doctor en Ingeniería Cristian de Angelo, investigador de la UNRC.

Sobre esta nueva tecnología que se incorpora a la UNRC, el doctor de Angelo, del Grupo de Electrónica Aplicada de la Facultad de Ingeniería, señaló a Argentina Investiga: “Acá, lo central es el desarrollo de baterías en general y de litio en particular. Sistemas de almacenamiento de energía para movilidad eléctrica y para todo lo que es micro redes eléctricas; baterías para vehículos eléctricos y otras para uso estacionario destinadas a almacenar energía solar o eólica. También, el desarrollo de toda la electrónica asociada a eso, es decir, la electrónica para carga y ecualización de baterías, paneles solares, generadores, vehículos eléctricos y todo lo que es el sistema a bordo del vehículo, como así también el sistema de carga de vehículos eléctricos. No es sólo para trabajar sobre baterías, sino también toda la electrónica que hace falta para movilidad eléctrica y para micro redes eléctricas”.

–¿Hay equipos de estas características en otros centros de investigación?

–No hay equipos como este en el país. Este dispositivo integra diferentes prestaciones. Posee muchas más funcionalidades y niveles de potencia y de tensión más altos de los que puede haber en algún otro centro de investigación.

–¿Servirá para la investigación y el desarrollo dentro de la UNRC y para la prestación de servicios a empresas? ¿Qué demanda hay?

–Los servicios a prestar pueden ir más allá de lo local o regional. Además de lo que es investigación y desarrollo, se prevé satisfacer demandas a nivel nacional de fábricas de baterías, ya sea para bicicletas eléctricas, monopatines, autos y aplicaciones de uso estacionario. Se gestionó desde la UNRC este equipo porque lo necesitamos para proyectos que estamos desarrollando con empresas que trabajan en movilidad eléctrica y requieren probar bancos de baterías con ese nivel de tensión. En particular, trabajamos con bancos de baterías de 400 voltios y de alta potencia. Sin embargo, el dispositivo sirve de igual forma para equipos de menor potencia. También para monopatines o bicicletas eléctricas. Y, si bien no está la demanda en la actualidad, se podría usar para vehículos como el Tito o el Sero electric, vehículos pequeños de fabricación nacional, cuya potencia podemos probar con este equipo. Tenemos la posibilidad de ofrecer servicios para bicicletas eléctricas y monopatines, tanto lo que es prueba de baterías, como la electrónica. Hay un par de empresas con las que estamos trabajando, que desarrollan vehículos eléctricos de baja potencia y también para un vehículo eléctrico de alta potencia que se fabrica acá, pero que es para el mercado canadiense y el europeo. Además, este equipo sirve para trabajar con paneles solares y convertidores para energías alternativas, con lo que se abren muchas posibilidades de prestación de servicios a empresas que fabrican los equipamientos, o que deseen probar acá sus equipos antes de sacarlos al mercado.

Alto rendimiento

Este equipo sirve para emulación y ensayos de banco de baterías y de convertidores electrónicos (DC-DC y AC-DC) para uso en micro redes eléctricas y vehículos eléctricos de hasta 600 VDC y 10 kW. Los convertidores DC/DC son circuitos capaces de transformar un nivel de voltaje a otro de mayor o menor nivel, que garantizan que se suministre la tensión necesaria a cada circuito según sus propios requisitos. Y el BMS o sistema de gestión de baterías es un componente inteligente encargado del control y gestión avanzada del sistema de almacenamiento; su papel es crucial a nivel de seguridad, rendimiento, tasas de carga y longevidad.

Emular es hacer de cuenta que se tiene conectada la batería o la carga. Para el caso de una batería que se desea probar para luego usarla en un vehículo eléctrico, el equipo funciona y le pide a la batería la corriente y la potencia que le pediría el vehículo eléctrico. Y si, por el contrario, se dispone de un auto eléctrico y se necesita probarlo sin la batería, con el equipo puede simularse el comportamiento de la batería, o las baterías de diferentes tecnologías. También es posible simular el comportamiento de un panel solar para probar, por ejemplo, la electrónica; pueden simularse las condiciones de variación de sol y de temperatura, lo cual facilita los ensayos, ya que no es necesario esperar que se den determinadas condiciones climáticas. Por otro lado, permite simular situaciones diferentes de lo que se llama calidad de energía de la red eléctrica, con cortes o perturbaciones de la red eléctrica. Y también es posible simular las condiciones que se darían en diferentes partes de los equipamientos asociados a los vehículos eléctricos y las micro redes para energías alternativas.

El crecimiento a nivel mundial del uso de tecnologías de almacenamiento de energía eléctrica lleva a la necesidad de contar con equipamiento adecuado para realizar ensayos, tanto de los módulos o bancos de baterías, como también de los convertidores electrónicos –cargadores, inversores, BMS, TMS y otros necesarios para su correcta operación e integración–, a fin de validar sus características y prestaciones. Si bien algunos laboratorios de empresas y centros de investigación cuentan con alguna fuente o carga programable, en general no poseen la capacidad en cuanto a potencia y nivel de tensión, ni la posibilidad de realizar ensayos de manera integral, emulando condiciones reales de operación y con la posibilidad de adquirir todas las variables necesarias.

Este innovador equipamiento permitirá, por una parte, validar los desarrollos e innovaciones de celdas, módulos o bancos de baterías, de uso estacionario o para vehículos eléctricos, tanto a nivel electroquímico, como de integración electrónica, diseño de pack, térmico, entre otros, ya sea en instituciones de investigación y desarrollo, como en empresas del sector. Asimismo, permitirá evaluar, caracterizar y certificar celdas o módulos de baterías de diferentes proveedores para instituciones que lo requieran.

Por otra parte, sirve para ensayar y validar productos y nuevos desarrollos de convertidores electrónicos para la carga del banco de baterías, ya sea a bordo o en estaciones de carga, como así también a los convertidores de equipos electrónicos auxiliares –cargador, inversor, transformador de estado sólido, BMS–.

De esta manera, se apunta a brindar servicios a centros de investigación y empresas del sector. Se suma que, como es un equipo muy versátil, permite hacer nuevos protocolos y en el laboratorio programar otros variados ensayos.

Se suma la posibilidad de ensayar convertidores electrónicos e inversores para otras aplicaciones, como paneles solares, generadores eólicos de baja potencia, tracción eléctrica, entre otros. En este caso, hace posible emular simultáneamente tanto la fuente como la carga del equipo o sistema a ensayar, y medir todas las variables involucradas –tensiones, corrientes, potencias, energía, temperaturas, señales de comunicación y control–.

Las fuentes que puede emular son: celdas, módulos y banco de baterías, red eléctrica (trifásica o monofásica, con perturbaciones), o fuente de DC (paneles solares, celda de combustible). Y las cargas: banco de baterías, carga DC genérica (tensión constante, corriente constante, potencia constante), carga de AC (motor), vehículo eléctrico.

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El nuevo dispositivo incluye un emulador/probador regenerativo para banco de baterías de 500V/10kW (500V/13A/2.5kW x 4CH); software profesional de batería; un simulador de celdas de baterías de 16 canales; ordenador industrial de montaje en rack 2U + pantalla plana de 22"; software para vehículos eléctricos PowerPro III; un simulador de red regenerativo monofásico-trifásico de 9kVA; una fuente/carga programable bidireccional de 6kW/600V/40ª; una fuente DC programable 600V/8.5A/5kW emulador de panel solar; carga DC programable de 150V/300A/3kW; un analizador de potencia de cuatro canales con medición de corrientes hasta 500ª; un registrador de datos de temperaturas de treinta canales; otro de tensiones de veinte canales; adquisición de formas de onda de catorce canales, 100MHz; una tarjeta de comunicación GPIB-USB-HS; un vector VN1610 CAN Network Interface; paneles de conexiones para OBC y DC/DC y una caja de emulador EVSE.