Con la entrega del primer destructor de misiles guiados DDG 1000 de la clase Zumwalt (DDG(X)) en 2020 y el desarrollo en curso del submarino de misiles balísticos de la clase Columbia, la Armada de EE.UU. está dando por primera vez el salto al uso de sistemas de propulsión y baterías eléctricas para buques de combate, y no sólo para los de apoyo.
En la hoja de ruta del desarrollo tecnológico de la Navy para los sistemas navales de potencia y energía (naval power and energy systems) para el periodo 2019-2037, se califica la electrificación naval como «una parte crítica de la cadena de muerte», basándose en las necesidades de electrificación para los radares y las redes de alta potencia, las armas de energía dirigida para los sistemas no tripulados y los misiles, y la propulsión principal para la marcha silenciosa y la ruptura de la cadena logística para el reabastecimiento.
«La Armada espera más de su futura flota», afirma la hoja de ruta del NPES. «La electricidad permite trasladar grandes cantidades de energía de un lugar a otro, de forma controlada y rápida, lo que hace que el recurso energético (la energía generada por los motores primarios) sea extremadamente aprovechable. La tendencia a la electrificación de la capacidad bélica aprovecha y se basa en la naturaleza polivalente de la electricidad.
«Un sistema energético integrado implica la conversión de la energía a las necesidades del arma o del sensor eléctrico. La visión de los sistemas integrados de energía y potencia lleva esto más allá, con el objetivo final de vincular todos los consumidores de energía con todas las fuentes de energía en una única red eléctrica para maximizar la flexibilidad que afecta a las funciones del buque, es decir, una solución total y completa para la gestión de la energía táctica que proporciona la optimización de la capacidad».
La Armada ha identificado siete requisitos principales que impulsan la necesidad del NPES.
- Sensores avanzados y armas: Los sistemas de radar de alta potencia y las armas de energía dirigida imponen exigencias importantes a los NPES, tanto en lo que respecta a la potencia media como a la de los impulsos, potencia que no siempre puede ser satisfecha por los sistemas mecánicos.
- Propulsión eléctrica avanzada: Proporciona una importante capacidad de combate en las áreas de mejora de la supervivencia, despliegue de plataformas no tripuladas, diseño flexible y capacidad de actualización en el interior de los buques, y aumento de la resistencia de las plataformas para las operaciones marítimas distribuidas.
- Supervivencia: Ofrece una mejora de la susceptibilidad (capacidad de evitar la detección, reducir la probabilidad y el número de impactos o almacenar armas en zonas menos vulnerables), la vulnerabilidad (capacidad de resistir los daños, minimizar las bajas y maximizar la capacidad de recuperación) y la recuperabilidad (restablecimiento de capacidades clave como la movilidad, la navegabilidad, los sistemas críticos del buque y las capacidades de combate).
- Sistemas no tripulados: El NPES de a bordo puede desarrollarse para apoyar la carga rápida y simultánea de múltiples sistemas no tripulados para mejorar la eficacia de los activos desplegados en el teatro.
- Seguridad de las comunicaciones y de la información/Ciberseguridad: Las comunicaciones y la información son vitales para apoyar el conocimiento de la situación y la toma de decisiones coordinada. La Armada exige que la ciberseguridad se incorpore y sea nativa en el diseño y desarrollo de los nuevos productos y sistemas de NPES.
- Buque flexible/modularidad/interfaces modulares estándar: Esto permitirá el desarrollo paralelo de cargas útiles y plataformas, la instalación de cargas útiles justo a tiempo, una modernización y actualización tecnológica más eficiente y frecuente, y una reconfiguración más rápida de la misión según sea necesario.
Para abordar la hoja de ruta de la Armada para la electrificación con más detalle, el portavoz de la Armada, el teniente Lewis Aldridge, de la Oficina de Información de la Armada de los Estados Unidos (CHINFO) en el Pentágono, respondió por escrito a las preguntas de Breaking Defense.
Breaking Defense: ¿Cuál es la opinión actual de la Armada sobre el valor que la electrificación le aporta en áreas como la propulsión y en la satisfacción de las demandas de los buques de combate modernos, especialmente en áreas como los radares avanzados y otros sistemas electrónicos, así como las armas de energía dirigida?
CHINFO: La electrificación de las plataformas permite que en los buques se amplíe la autonomía y el alcance operativo de nuestras plataformas. La electrificación permite a la Armada compartir la energía entre la propulsión y otras cargas, como los sensores avanzados y las armas.
La Armada está dispuesta a capitalizar las oportunidades en este espacio si tienen sentido en términos de tecnología, ciclo de vida del buque y retorno de la inversión. La hoja de ruta de desarrollo tecnológico de los sistemas de energía y potencia naval de 2019 esboza la evolución de la estrategia de la Armada para satisfacer las necesidades de los futuros sistemas de armas y sensores. La hoja de ruta incluye armas de energía dirigida como los láseres y los sistemas de guerra electrónica estocástica, sistemas de energía radiada como el Air and Missile Defense Radar (AMDR), y el desarrollo de un Integrated Power and Energy System (IPES) para proporcionar almacenamiento de energía y potencia integrados junto con controles avanzados del sistema.
Algunos ejemplos son el Energy Storage Module instalado en el USS Portland (LPD 27) para apoyar el Solid State Laser; la instalación de HELIOS en el USS Preble (DDG 88); la instalación del AMDR Power Conversion Module en el DDG 51 Flight III; y el desarrollo de un Tactical Energy Management Control System que permite la plena utilización de los sistemas de potencia y energía a bordo.
Breaking Defense: ¿Cuáles son los principales impulsores de las necesidades actuales de electrificación naval?
CHINFO: Los principales impulsores de las necesidades de electrificación de la Armada son la capacidad de combate y la letalidad. La electrificación ofrece oportunidades para ampliar el alcance operativo de las plataformas mediante mejoras en la eficiencia energética y el reparto de energía entre la propulsión tradicional. En particular, las mismas tecnologías que apoyan la mejora del alcance y la potencia de combate también apoyan las plataformas que tienen un mejor impacto en el clima.
Breaking Defense: ¿Qué papel desempeñará la electrificación en las operaciones marítimas distribuidas y en la competencia de las grandes potencias contra competidores cercanos como China y Rusia?
CHINFO: La electrificación y la hibridación apoyan una fuerza naval más potente con menores necesidades logísticas. Aumentar nuestra letalidad mientras se reduce nuestra logística significa más «capacida» para los dólares del pueblo estadounidense, literalmente.
Breaking Defense: La energía almacenada y la gestión de la energía en todo el barco también forman parte del panorama de la electrificación. ¿Qué está haciendo la Armada en estas otras áreas?
CHINFO: La Armada está desarrollando sistemas de almacenamiento de energía seguros, de alta densidad y con un alto ciclo de vida, así como controles avanzados de gestión de la energía para apoyar la integración del almacén de energía en los buques, ya sea como una capacidad de uso (backfit) o en una futura arquitectura eléctrica del sistema de energía como parte de un Sistema Integrado de Energía (IPS). El almacén de energía es un sistema intermedio de almacenamiento de energía común, modular y escalable que podría usarse en múltiples sistemas de misión e instalaciones de buques, que puede complementar la energía de servicio típica de los buques para evitar poner cargas estocásticas y de gran impulso directamente en los generadores.
Además, a medida que la Armada desarrolle su futuro DDG(X) future Large Surface Combatant, incorporará un eficiente Sistema Integrado de Energía para permitir que la capacidad de generación se dirija hacia donde se necesite (es decir, propulsión, sistemas de misión, etc.).
Breaking Defense: ¿Están considerando oportunidades de electrificación para los buques en servicio o es algo sólo para los nuevos?
CHINFO: La hibridación se está considerando para todas las plataformas. La electrificación y el uso compartido de la energía favorecen la preparación y son rentables en las futuras plataformas.
Fte. Breaking Defense
