Proyecto «Fisterra» segunda anualidad

Norvento Enerxía, el Centro Tecnolóxico de Automoción de Galicia (CTAG) y el grupo de investigación Applied Power Electronics Technology de la Universidade de Vigo trabajarán en el proyecto de investigación FISTERRA (Fábrica Intelixente e Sustentable mediante Electrónica de Potencia Avanzada e Realidade Aumentada). Este proyecto de colaboración público-privada de I+D gallego está dotado con 2.659.287,76 de euros por parte de la Axencia Galega de Innovación y cuenta con financiación del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) en el marco del Programa Galicia FEDER 2021-2027.

El Proyecto Fisterra tiene el objetivo de crear un convertidor de electrónica de potencia que permitirá reducir drásticamente el consumo de combustibles fósiles en los barcos durante su llegada, atraque y salida de los puertos. Con esta apuesta por la innovación, equipos de trabajo gallegos aportarán una solución al reto de la descarbonización del transporte marítimo. De hecho, el 80% del transporte de mercancías tiene lugar por mar y que supone el 15% de las emisiones anuales de óxido de nitrógeno (NOx) y el 13% de las de óxido de azufre (SOx).

El proyecto se dividirá en cuatro fases que se desarrollarán entre 2024 y 2026, dando lugar a diferentes hitos dentro de un proceso iterativo. En primer término, se investigará el estado del arte en convertidores multimegavatio, para alcanzar un consenso común entre los socios del prototipo final esperado. En la segunda etapa se creará un gemelo digital y se diseñará el primer convertidor de prueba, mientras que en la tercera fase se evaluarán los casos de uso y se implementará el gemelo digital creado en el segundo hito. Por último, se validará el prototipo en un entorno controlado y se manufacturarán los convertidores mediante técnicas de fábrica inteligente.

Aunque este avance está pensado para su uso en transporte marítimo, sus beneficios pueden revertir en otros sectores. El sector energético podrá conseguir mayor autonomía en el suministro y fabricación de elementos críticos en el desarrollo de proyectos energéticos. En particular en el ámbito portuario, de producción de hidrógeno verde y el aprovechamiento de la red de catenarias para el despliegue de infraestructura de recarga ultrarrápida en vehículos.

CARACTERÍSTICAS DEL INNOVADOR CONVERTIDOR MULTIMEGAVATIO

Este convertidor ofrecerá características que hasta la fecha no se han detectado en el mercado, innovando en electrónica de potencia y manufactura para transformar el sector marítimo y portuario, haciendo énfasis en la sostenibilidad y eficiencia energética. Respecto a la competencia, la principal novedad de la nueva serie nGM radicará en:

Un diseño ultraeficiente basado en un sistema de refrigeración del convertidor, lo que mejorará la respuesta dinámica para ofrecer alrededor del doble de lo que actualmente se encuentra en el mercado.

Incorporación de algoritmia puntera para el control y comunicaciones del convertidor que reducirán los tiempos de respuesta.

Funcionalidades adicionales que permitirán las siguientes ventajas en cualquier ecosistema eléctrico: la integración de renovables, compensación reactiva y aumento de fiabilidad y estabilidad de red en ambos lados del convertidor.

IMPACTO MEDIOAMBIENTAL Y SOCIAL DE FISTERRA

La sostenibilidad es central en FISTERRA, a través de los siguientes cinco objetivos, de los cuales los dos primeros tienen un impacto directo en el transporte marítimo y el resto implican a todos los sectores electrointensivos:

1. Descarbonización del tráfico marítimo.
2. Reducir la dependencia de los combustibles fósiles en las operaciones portuarias mediante la electrificación.
3. Minimizar la huella ambiental durante todo el ciclo de vida de los productos desarrollados, desde la fabricación hasta su despliegue y operación.
4. Incrementar el aporte de energías renovables y de combustibles alternativos, como el hidrógeno verde, en la producción eléctrica.
5. Desarrollo de una industrialización sostenible e inclusiva gracias a la reducción de costes que proporcionan este tipo de convertidores multimegavatio, garantizando además el acceso eléctrico a nivel global.

La Comisión Europea identificó 319 puertos marítimos (de los más de 1.200 puertos comerciales existentes en Europa) que son esenciales para el buen funcionamiento del mercado interior y de la economía europea. Suponiendo que se alcanza solamente el 10% de estos puertos, FISTERRA supondría la descarbonización de, aproximadamente 32 puertos, una reducción de más de 583.000 kg de SO2 anualmente, equivalentes a lo que emitirían en un año, más de 47,8 millones de coches.

FISTERRA tendrá un impacto significativo en la competitividad del modelo productivo de Galicia, integrando tecnologías industriales innovadoras, como la fabricación avanzada e inteligente en las cadenas de valor, a través del uso de inteligencia artificial, fabricación aditiva y blockchain, y de la implantación de Proyecto subvencionado por la Axencia Galega de Innovación de la Xunta de Galicia y cofinanciado por la UE tecnologías habilitadoras, como la automatización, robótica, visión artificial, machine learning, deep learning o iOT.

Los resultados de FISTERRA pueden ser explotados comercialmente a nivel internacional, lo que reduce la dependencia económica del exterior. FISTERRA también potenciará la creación de empleo cualificado en Galicia. Se espera que se efectúen siete nuevas contrataciones, siendo todos perfiles técnicos de investigación y de fabricación, con preferencia a mujeres con experiencia previa.

A lo largo de estos dos años de investigación, FISTERRA arrojará resultados y estimaciones más precisas del impacto definitivo que el innovador convertidor multimegavatio reportará al medio ambiente, la economía y sociedad nacional e internacional.

SEGUNDA ANUALIDAD PROYECTO FISTERRA

Durante esta segunda anualidad, y a partir de los requisitos definidos en el primer paquete de trabajo, y a los primeros pasos dados entorno al diseño del convertidor y a la investigación de la algoritmia de control y comunicación, Norvento Tecnología ha profundizado en ambos ámbitos hasta definir tanto el diseño, como la algoritmia de control y comunicación del convertidor. Así, se ha finalizado la primera versión del diseño del convertidor, y se ha iniciado la depuración y optimización del diseño. Además, se ha evaluado la idoneidad de la algoritmia desarrollada en colaboración con la UVigo, evaluando bloques de control críticos y simulando diferentes casos de uso, verificando su validez y detectando puntos de mejora a abarcar en la próxima anualidad. En paralelo a estas tareas, Norvento Tecnología ha iniciado la definición del plan de pruebas del prototipo, para su validación una vez esté fabricado.

Por su lado, Norvento nED Factory ha avanzado con la definición del proceso de manufacturing, profundizando en las etapas de montaje y en el layout de fábrica, y junto con el CTAG, ha trabajado en la definición e implementación de metodologías de análisis y de manufacturing. En paralelo, en esta segunda anualidad se ha comenzado con la definición e implementación del entorno de pruebas para validación del convertidor, definiendo el entorno y acondicionando la nave donde se llevarán a cabo las pruebas. Por último, se ha comenzado con la fabricación del primer prototipo de convertidor no comercializable.

Con el objetivo de aportar escalabilidad, trazabilidad, flexibilidad y digitalización al proceso de manufacturing del convertidor, CTAG ha continuado con la investigación del gemelo digital y del sistema basado en realidad aumentada. En este sentido, se han definido las etapas del proceso y centros de trabajo, actualizando la secuencia de tareas y el layout para el modelo virtual. El modelo virtual se ha ido ajustando y evolucionando hasta alcanzar el diseño óptimo, permitiendo dimensionar los recursos necesarios y garantizar la capacidad de la planta. También se ha llevado a cabo el diseño de la aplicación de realidad aumentada, la cual permite generar los sucesivos pasos de la gama de control y actualizar la información desde tablets, que portarán los operarios como soporte. A su vez, la aplicación genera un código QR que se corresponde con cada gama creada y que sirve para vincular puesto de trabajo con la gama de control para cada caso.

UVigo se ha focalizado en el estudio, definición y simulación de la algoritmia de control y comunicación del convertidor. Se han llevado a cabo simulaciones del control de la corriente alterna de convertidores formadores (GFM) y el análisis de la estabilidad de red eléctrica de puerto a barco apoyada por convertidores GFM conectados en paralelo en diferentes escenarios de impedancia. También se ha investigado e implementado los algoritmos de control de potencia y la evaluación de su desempeño mediante la comparativa de métodos de control de potencia bajo condiciones idénticas de droop y el estudio del matching control como metodología alternativa.

Por lo tanto, tras la segunda anualidad del proyecto FISTERRA, se ha generado el diseño del primer prototipo y se ha validado el sistema de control y comunicación mediante simulación; y en base ello se ha empezado a fabricar el primer prototipo del convertidor multimegavatio, y se ha comenzado a definir tanto el entorno como el plan de pruebas para su validación en los próximos meses.