Un cable nuevo, enfriado desde el interior, duplica la densidad de potencia
Los motores eléctricos están llegando cada vez más a aplicaciones de altas prestaciones y alta potencia, como los coches y los aviones. Un factor limitante para el uso de motores eléctricos para vehículos es su densidad de potencia. Por el momento, la consecuencia es la imposibilidad de competir con los motores de combustible. La densidad de potencia es la cantidad de potencia producida a partir de un volumen dado de espacio de motor. Una locomotora de vapor tiene poca densidad de potencia, porque produce poca potencia en relación con su enorme volumen. Por el contrario, el motor de un coche de carreras tiene una densidad de potencia extremadamente alta, que produce una potencia enorme a partir de un espacio pequeño. La densidad de potencia de los motores eléctricos depende fundamentalmente de la temperatura. El paso de la electricidad por un cable genera calor. El aumento de corriente incrementa la densidad de potencia, pero también implica más calor. En un determinado punto, los cables se quemarán. Para evitar incendios, los dispositivos eléctricos incluyen cortacircuitos de seguridad. La temperatura que pueden alcanzar los cables también limita la densidad de potencia posible. Enfriar los cables ayudaría considerablemente, pero es algo muy difícil de lograr en la práctica, ya que los cables están aislados eléctricamente, por lo que es casi imposible enfriarlos desde el exterior.
Enfriados desde el interior
El proyecto Capcooltech, financiado con fondos europeos, solucionó este problema con un nuevo tipo de cable. Se trata de un cable hueco, por el que se bombea un líquido refrigerante. El proyecto creó y comercializó esta tecnología nueva de cables que inicialmente se destinó a aplicaciones automovilísticas. Las bobinas —en sentido literal, bobinas de cable envuelto alrededor de un núcleo metálico— son un elemento importante de los motores eléctricos. «Al utilizar cables huecos, envueltos en bobinas —explica el coordinador del proyecto Michael Naderer— podemos enfriar las bobinas en los puntos más calientes, directamente en el cobre». Los investigadores también crearon unos conectores especiales que unen los cables llenos de líquido con las bobinas. El equipo investigó el enrollado óptimo y las configuraciones de conexión.
Mayor densidad de potencia y rendimiento
La refrigeración permite aumentar la corriente, con lo que se consigue un aumento proporcional de la densidad de potencia. Hasta el momento, el equipo ha duplicado la potencia de salida habitual. Además, se logra así casi doblar el rendimiento. Una mayor densidad de potencia significa más potencia con menos peso y, dado que eso es exactamente lo que intentan lograr las industrias de la aviación eléctrica y automovilística, los avances de Capcooltech son de gran interés para dichos sectores. La industria automovilística podrá producir motores más baratos, más eficientes y más potentes. «En términos prácticos —añade Naderer—, podrás conducir un coche eléctrico, con un remolque, montaña arriba sin dañar el coche. El sector aeronáutico construirá taxis eléctricos, así como drones que podrán transportar cargas útiles más pesadas durante más tiempo». La tecnología de Capcooltech también permitirá a la industria manufacturera aumentar la productividad mediante máquinas más rápidas y más eficientes. El objetivo previsto por los investigadores del proyecto era el mercado automovilístico de cuarenta y ocho voltios, probablemente el que será el nuevo estándar para los futuros coches eléctricos, con una previsión que pasa por alcanzar un valor de miles de millones de euros en los próximos años. El equipo aún no se ha introducido en este mercado. La pandemia de COVID-19 también ha afectado a otros planes del proyecto. El equipo se ha adaptado y en estos momentos busca mercados alternativos. El nuevo plan es haber logrado la producción plena en 2024.
Palabras clave
Capcooltech, eléctrico, motores, cables, refrigeración, potencia, densidad de potencia
