El Fraunhofer Institute for Applied Solid State Physics (IAF) ha logrado un avance sin precedentes en la eficiencia de la energía eléctrica. Los investigadores han desarrollado una topología de circuito ultra eficiente para convertidores de voltaje que ha alcanzado un rendimiento eléctrico del 99.74%, revolucionando el campo de la energía termal.
Un hito en la eficiencia de la energía eléctrica
Este logro, resultado del proyecto «ElKaWe», ha establecido un nuevo estándar mundial y representa un paso crucial en el camino hacia bombas de calor de estado sólido más eficientes.
Buscando mayor eficiencia en las bombas de calor
Las bombas de calor son sistemas altamente eficientes para la generación de calor y constituyen un elemento clave en la transición energética. Dentro del proyecto «ElKaWe», los científicos están trabajando en bombas de calor innovadoras que no requieren compresores y que tienen como objetivo alcanzar una mayor eficiencia en el futuro.
Las bombas de calor actuales logran aproximadamente el 50% del límite de Carnot, el máximo teórico establecido por la física, mientras que las bombas de calor electrocalóricas podrían alcanzar teóricamente hasta el 85%. Sin embargo, la eficiencia final de estas bombas de calor depende en gran medida de la eficiencia de la electrónica de potencia integrada.
Electrónica de alto rendimiento gracias al nitruro de galio
El Fraunhofer IAF ha estado a cargo de desarrollar la electrónica de control para las bombas de calor electrocalóricas en el proyecto «ElKaWe». Como parte de este trabajo, los investigadores han estado estudiando dispositivos basados en el semiconductor nitruro de galio (GaN), con el objetivo de mejorar la densidad de potencia y la eficiencia.
Como resultado, han creado por primera vez una electrónica de potencia ultra eficiente específicamente diseñada y optimizada para la electrocalorimetría. Este desarrollo permitió la realización de una topología de circuito ultra eficiente para convertidores de voltaje basados en transistores de GaN, alcanzando una eficiencia eléctrica del 99.74%.
Hacia bombas de calor más eficientes
El notable aumento de la eficiencia de la electrónica de control tiene un impacto directo en el rendimiento del sistema completo. Hasta ahora, los sistemas de bombas de calor electrocalóricas estaban limitados en parte por las pérdidas de la electrónica.
A través de nuestra electrónica de potencia ultra eficiente, es realista por primera vez alcanzar más del 50% de la eficiencia máxima teórica con bombas de calor electrocalóricas a nivel de sistema. Todavía hay mucha investigación por hacer, pero esta tecnología podría ser una solución más eficiente y completamente libre de emisiones para la calefacción y refrigeración en el futuro.
ElKaWe: Proyecto pionero de Fraunhofer
Estos resultados son fruto del proyecto Fraunhofer «ElKaWe». En él, investigadores de seis institutos Fraunhofer están trabajando en el desarrollo de bombas de calor electrocalóricas para calefacción y refrigeración. Dirigido por el Fraunhofer Institute for Physical Measurement Techniques (IPM), el proyecto busca demostrar el potencial de estas tecnologías para futuras aplicaciones de calefacción y refrigeración eficientes y libres de emisiones.
Estos avances señalan un futuro prometedor para la energía termal y demuestran que la transición energética está en pleno apogeo.
Font, article de "Ecoinventos"
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