Los costes de la energía y la demanda energética en creciente aumento, junto con la adopción generalizada de las fuentes de energía renovables, están fomentando la adopción de nuevas arquitecturas de alimentación, como la alimentación de 400 voltios de corriente continua (Vcc), que permite la existencia de redes y empresas más eficientes. Emerson Network Power, una empresa de Emerson y líder global en cuanto a la protección y la optimización de infraestructuras vitales, ha aprovechado sus conocimientos y décadas de experiencia en la protección y distribución de energía a fin de identificar y analizar cuatro aplicaciones que están preparadas para beneficiarse de la aparición de la tecnología de distribución de 400 Vcc como una alternativa viable frente a las arquitecturas de alimentación tradicionales.
Las tecnologías de corriente continua (CC) y corriente alterna (CA) han ido evolucionando desde que Tesla y Edison compitieron a finales del siglo XIX con el objetivo de establecer un método de distribución para la red eléctrica. En ese momento, no existían tecnologías disponibles para utilizar la corriente CC de forma segura y económica a larga distancia, de modo que se impuso la corriente alterna (CA) en la red. Hoy en día, el uso de CC en largas distancias resulta rentable, y las energías renovables basadas en CC están proliferando y la mayoría de equipamiento tecnológico funciona con CC. No obstante, la red eléctrica sigue distribuyendo corriente alterna, sin embargo, se crean ineficiencias crecientes en este mundo sediento de energía y basado en la tecnología.
“Los recientes avances en las tecnologías de conversión de energía, combinados con el rápido incremento de los equipos basados en CC, han creado un entorno en el que la distribución de alimentación de 400 Vcc debe ser (y está siendo) considerada de forma activa”, afirma Mark Murrill, director de iniciativas de alimentación de 400 Vcc de Emerson Network Power. Además, añadió: “Los estándares globales de arquitectura necesarios para una aplicación extensa de la alimentación de 400 Vcc avanzan a buen ritmo, tal y como demuestra el estándar EN 300 132-3-1 del Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones (ETSI, por sus siglas en inglés) publicado en febrero de 2012. A medida que los proveedores vayan aplicando este estándar, la adopción de la alimentación de 400 Vcc empezará a aumentar con rapidez en diversas aplicaciones, además de que se definirán y adoptarán nuevos estándares”.
Emerson Network Power contempla actualmente cuatro aplicaciones principales para el uso de la tecnología de 400 Vcc: oficinas centrales de telecomunicaciones, centros de datos, edificios comerciales y transporte. En cada uno de ellos encontramos factores clave para su introducción.
Telecomunicaciones: reducción del cobre (y los costes) en la oficina central
Al contrario que la red eléctrica, las redes de telecomunicaciones llevan tiempo empleando la distribución de CC, lo cual se debe en gran medida a su alta fiabilidad y su buen rendimiento en cuanto a la calidad de la señal. Como en el equipamiento de telecomunicaciones se ha adoptado la tecnología de CC basada en silicio, ya se ha producido una alineación entre la distribución de alimentación CC existente y el equipamiento que utiliza CC, aunque aún existen posibilidades de mejora en cuanto a costes y eficacia. Por ejemplo, la alimentación de 400 Vcc se adapta especialmente bien al suministro intensivo de energía a larga distancia, ya que reduce los costes de instalación y operación, además de mejorar la gestión del cableado en comparación con la alimentación de -48 Vcc. Estos beneficios se consiguen mediante una reducción del 80% como mínimo de los cables de cobre empleados, lo cual afecta tanto al coste como al tiempo necesarios para la instalación. Asimismo, la reducción de pérdidas en las líneas aumentará generalmente también la eficiencia energética de extremo a extremo, con lo que se reducirán aún más los costes operativos.
Centros de datos: reducción de las pérdidas por conversión
La lógica que subyace a la alimentación de 400 Vcc en un centro de datos se basa en la necesidad de alta disponibilidad, alta eficiencia y reducción del coste total. Dado que, en última instancia, es necesario convertir la corriente CA en corriente CC para su uso por parte de todo el equipamiento de TI y debido a que los sistemas de energía almacenada (baterías, volantes de inercia, etc.) y las fuentes de energía renovables proporcionan corriente CC, requieren una arquitectura de alimentación de CC típica con menos conversiones de potencia desde la red eléctrica hasta el chip. La reducción de estas conversiones no solo permite ahorrar energía, sino que también puede aumentar la disponibilidad de alimentación la crítica a través de una distribución simplificada y de la disminución de puntos de fallo en la cadena de suministro eléctrico. Además, la corriente CC no requiere equilibrado de fases ni consideraciones relacionadas con los armónicos, con lo cual se elimina la potencia estancada debido a la reducción de potencia en el equipamiento.
Otras opciones adicionales de alimentación CC para centros de datos incluyen las basadas en -48 Vcc, que son ideales para soluciones basadas en filas en las que las cargas están muy próximas al SAI. Esta topología de -48 V no se puede comparar con un sistema SAI de CA tradicional basado en sala, pero ahora, con la introducción de los componentes y sistemas de alimentación de 400 Vcc, por primera vez las ventajas de la alimentación CC están disponibles en una solución de alimentación de clase empresarial para centros de datos.
Edificios comerciales: las energías renovables impulsan la migración y potencian las ventajas
Tanto si su motivación es económica o cívica, hoy en día los propietarios y encargados de edificios utilizan cada vez más soluciones inteligentes que reducen el consumo energético gracias al aprovechamiento de materiales y fuentes de energía renovables. El uso de la generación de energía renovable in situ puede reducir o incluso eliminar la demanda de energía de la red eléctrica. Esto resulta significativo para la alimentación de 400 Vcc, ya que las fuentes de energía renovables generan corriente CC, lo que implica que su uso para aplicaciones que utilizan la alimentación CA en el edificio requiere diversas conversiones de CC a CA, reduciendo, así, la eficiencia de la generación de energía renovable. A fin de evitar estas conversiones adicionales, los arquitectos e ingenieros están diseñando instalaciones con distribución de alimentación de «microrred» de 400 Vcc de forma global o en áreas concretas de edificios o campus. Esta solución aumenta la eficiencia energética del sistema, simplifica la microrred eléctrica y mejora la fiabilidad a la vez que se reducen los costes operativos.
Además, cuando la microrred de un edificio o un campus se alimenta de varias fuentes de energía, la distribución de alimentación de 400 Vcc resulta más fácil de controlar porque, al contrario que ocurre con la CA, las fuentes de CC no necesitan sincronización. Esto significa que la fuente de alimentación principal se puede elegir en tiempo real en función de consideraciones como la disponibilidad (de la energía solar o eólica, por ejemplo) y el coste (tarifas eléctricas).
Transporte: ya se emplea la distribución de CC y sus ventajas se generalizarán
Vehículos de transporte de muchos tipos (coches, barcos, transporte colectivo, trenes, maquinaria de construcción, etc.) están integrando la alimentación CC para la transmisión del motor y otras cargas a fin de aumentar la eficiencia y ahorrar combustible. Por ejemplo, en los sectores del transporte marítimo y ferroviario, se está recurriendo cada vez más a la alimentación CC para la propulsión y las cargas integradas. De igual forma, a medida que los vehículos eléctricos e híbridos como coches y autobuses sean más habituales, la alimentación CC será la opción lógica para una carga y un uso rápido en los sistemas de los vehículos. En este y otros tipos de vehículos, se empleará la corriente continua con las tecnologías de distribución actuales y de 400 V mientras sigan evolucionando hacia sistemas híbridos y completamente eléctricos.
