Los paneles solares y los aerogeneradores son solo una parte del rompecabezas energético. Para que la electricidad verde fluya sin obstáculos, la propia red necesita nuevos dispositivos. Investigadores del proyecto europeo SSTAR sustituyeron el transformador de núcleo magnético por electrónica de potencia y probaron su resistencia a la alta tensión. Los resultados de las pruebas son prometedores, y al final puedes comprobar si tienes madera de ingeniero o ingeniera de redes del futuro.
De la transición energética se habla casi siempre en términos de viento, sol y agua, es decir, de las propias fuentes de electricidad. Sin embargo, cambiar las fuentes es solo la mitad de la tarea. La energía de las instalaciones renovables hay que transportarla y distribuirla, y para ello hace falta una nueva infraestructura de red, y con urgencia.
«La transición energética exige redes más flexibles, digitales y resilientes, capaces de integrar una mayor cuota de energías renovables», comenta Jonatan Peris Rivas, de la fundación española CIRCE, que coordina el proyecto europeo SSTAR.
El protagonista del proyecto es el transformador de estado sólido, o SST por sus siglas en inglés. Es un dispositivo avanzado de electrónica de potencia en el que el transformador clásico de núcleo magnético se sustituye por conmutadores semiconductores que trabajan a alta frecuencia. Suena a un cambio de diseño para especialistas, pero en la práctica supone trasladar un elemento clave de la red al mundo de la electrónica.
El equipo de SSTAR se fijó un objetivo concreto: llevar esta tecnología más allá de la etapa de baja tensión y prepararla para funcionar en redes de alta tensión. Se trataba de demostrar que los SST de alta tensión pueden pasar del concepto a prototipos validados experimentalmente, respaldados por datos fiables sobre rendimiento, seguridad y sostenibilidad.
Los trabajos avanzaron en paralelo en tres direcciones. Cada una respondía a un reto distinto, desde los materiales hasta la propia electrónica y la forma de controlar todo el sistema:
La primera línea demuestra que la energética moderna no consiste solo en semiconductores. Para aislar los elementos del prototipo, el equipo preparó un fluido de origen vegetal. Se obtuvo una muestra de 200 litros, destinada a las pruebas en el prototipo de transformador. En este enfoque, lo ecológico no afecta solo a la fuente de energía, sino también a los materiales con los que está construido el propio equipo.
La segunda y la tercera línea están estrechamente unidas. El módulo de alta tensión transfiere energía en ambos sentidos gracias a la transferencia inductiva. La arquitectura descentralizada, por su parte, permite conectar los módulos en serie y aumentar su número sin un único controlador central que supervise el conjunto. Esta construcción busca facilitar el escalado de la solución.
Todos los elementos se integraron y validaron en dos bancos de pruebas certificados. El prototipo basado en la tecnología IPT logró una transferencia de potencia de 76,7 kW a 1 500 V, y su eficiencia en funcionamiento resonante fue de alrededor del 95 %.
La prueba de la versión en cascada resultó igual de interesante. Los investigadores conectaron en serie 28 módulos y simularon condiciones de red de 66 kV con 100 A RMS. Esto corresponde a una potencia de 660 kW por rama, y todo ello sin un controlador central. Los resultados confirman tanto la escalabilidad del sistema como su eficacia técnica.
El equipo no se limitó a las mediciones eléctricas. También se realizó una evaluación de sostenibilidad. «La evaluación posterior de sostenibilidad demostró que el concepto desarrollado en SSTAR puede mejorar de forma notable el comportamiento ambiental, sobre todo cuando se alimenta con electricidad renovable», explica Peris Rivas.
Los investigadores señalaron además los ámbitos donde la nueva tecnología tiene más posibilidades. Consideraron más prometedoras las microrredes industriales, los centros de datos y las instalaciones marinas de energías renovables.
Según el equipo, el proyecto ha trazado un camino claro hacia transformadores de estado sólido de alta tensión que son prometedores desde el punto de vista técnico, más sostenibles y relevantes para las necesidades reales de la red. Los propios SST se han convertido en una tecnología clave para los sistemas basados en energías renovables.
«El proyecto no se quedó en ideas de laboratorio: produjo prototipos validados, una evaluación de la sostenibilidad y de los efectos sociales, y una hoja de ruta clara para alcanzar la madurez técnica», subraya Peris Rivas. Considera que el mayor éxito del proyecto es precisamente la combinación de soluciones técnicas con una visión a escala de todo el sistema. A partir de los resultados, los investigadores siguen perfeccionando los prototipos y buscan socios industriales, inversiones y nuevas fuentes de financiación.
La transición energética no consiste solo en nuevas fuentes de electricidad, sino también en nuevos dispositivos en la propia red. El proyecto SSTAR demostró que los transformadores de estado sólido pueden salir del laboratorio y trabajar en el rango de alta tensión, con alta eficiencia, una arquitectura escalable y aislamiento de origen vegetal. Para estudiantes de ingeniería energética, eléctrica o electrónica, es un buen ejemplo de cuántos campos se encuentran en un solo dispositivo: desde los materiales aislantes, pasando por la electrónica de potencia, hasta los sistemas de control.
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