Existe una enorme infraestructura comercial de propulsión eléctrica para vehículos y plantas de fabricación, que representa miles de millones de dólares de inversión de la que los navíos se pueden aprovechar.
En esta entrevista con Ed Thaxton, Director de Tecnología y Vicepresidente de Desarrollo de Negocio de Leonardo DRS Naval Power Systems, hablamos de las razones por las que los motores de imanes permanentes son mejores que otras soluciones eléctricas, como los motores síncronos superconductores, y de los avances en la propulsión totalmente eléctrica e híbrida-eléctrica del submarino Columbia de la US Navy y del destructor FFX II de Corea del Sur.
Breaking Defense: ¿Cuáles son las fuerzas impulsoras de la electrificación de las plataformas navales en todo el mundo?
Thaxton: Una de ellas es la capacidad de iluminar objetivos más lejanos con radares de mayor potencia, como el de defensa antiaérea y antimisiles SPY-6 contra misiles balísticos. Eso es fundamental; necesitan más potencia para ello.
También se necesita más potencia para las armas de energía dirigida para la defensa contra misiles y drones. Los vehículos aéreos no tripulados se inutilizan fácilmente con armas de energía dirigida, que requieren cargadores de almacenamiento de energía para alimentación continua. También hay que tener en cuenta el ahorro de combustible y el deseo de reducir las emisiones de CO2.
Un factor del que no se habla tanto es la guerra antisubmarina. La propulsión eléctrica es más silenciosa para las aplicaciones navales y el submarino de la clase Columbia es de propulsión eléctrica, cuyo sistema de propulsión no es ruidoso.
Los buques de superficie están haciendo algo parecido. La apuesta del DDG(X) por la propulsión eléctrica se debe en parte a las armas y radares avanzados que quieren llevar, pero también a la ASW (guerra antisubmarina). Tendrán requisitos acústicos para ese buque similares a los del DDG 1000, quizá incluso más estrictos.
Breaking Defense: En la actualidad suministran propulsión eléctrica e híbrida-eléctrica para varios de los principales programas de submarinos y buques de guerra estadounidenses e internacionales, como el de misiles balísticos de clase Columbia de la US Navy y la fragata de misiles guiados FFX-II de la República de Corea. ¿Cuál es la situación de esos programas?
Thaxton: En el caso del Columbia, suministramos todo el sistema de propulsión eléctrica: cuadros de distribución, distribución de media tensión y variadores de frecuencia que controlan la potencia del motor. Fabricamos el sistema de propulsión y también el convertidor que suministra energía desde el sistema de distribución principal al servicio del buque.
El barco tiene autonomía considerable y es todo eléctrico. Es uno de los primeros ejemplos modernos de buque totalmente eléctrico. Es ciertamente el primer ejemplo moderno de propulsión eléctrica para un submarino nuclear.
Han comenzado la construcción del buque y, en cuanto al sistema de propulsión eléctrica, hemos proporcionado un sistema completo que ha sido totalmente propulsado y probado en un sistema basado en tierra que siguen haciendo ahora. En este tipo de buques de la Armada, se realizan pruebas en tierra con antelación y luego se usa el sistema en entrenamiento. El primer motor se entregó a Electric Boat el pasado otoño.
La FFX II es una fragata surcoreana de la clase Daegu con una importante misión ASW, y estamos suministrando el propulsor híbrido-eléctrico a los ocho buques FFX-II que se están construyendo actualmente. DRS Naval Power Systems también suministra la propulsión híbrida-eléctrica a la FFX-III mejorada de la clase Chungnam, y esperamos hacer lo mismo con la próxima FFX-IV.
Lo que hace único al programa FFX II es que el sistema híbrido-eléctrico es una adaptación anticipada. Se trata de un buque de propulsión mecánica al que hemos incorporado un sistema de propulsión híbrido-eléctrico sin cambiar el tamaño ni la disposición de la sala de máquinas. Una de las características exclusivas de este motor es que encaja entre el engranaje reductor principal y el cojinete de empuje.
Para explicarlo, en este barco, la turbina acciona el engranaje y el engranaje acciona el eje. Cuando funciona con accionamiento eléctrico, el engranaje se desconecta y el motor eléctrico acciona el eje por sí solo.
En realidad, el motor se enrolla alrededor del eje de salida sin cojinetes. Está soportado por el cojinete de empuje. Esa es una de las formas en que hemos sido capaces de hacerlo mucho más pequeño.
Breaking Defense: Tengo entendido que compiten por el programa T-AGOS 25, una clase prevista de siete buques de vigilancia oceánica de la clase TAGOS-25.
Thaxton: Formamos equipo con Bollinger Shipyards, un constructor naval que ha fabricado todas las clases anteriores de buques T-AGOS. Ya hemos recibido las propuestas y esperamos la adjudicación en el segundo trimestre.
El buque arrastra un conjunto remolcado para ASW y requiere propulsión eléctrica para su funcionamiento silencioso. Hemos propuesto un sistema de propulsión eléctrica de alta tecnología, compacto y extremadamente silencioso para cumplir la misión ASW del buque.
Breaking Defense: Leonardo DRS está especializado en el uso de soluciones con motores de imanes permanentes. ¿Por qué dice que esta tecnología es mejor que otras soluciones eléctricas como los motores síncronos superconductores?
Thaxton: He pasado la mayor parte de mi carrera trabajando en la propulsión eléctrica, y por fin todo el mundo lo está haciendo ahora. La razón de que todo el mundo lo esté haciendo es el ahorro de combustible en buques pequeños, como he mencionado antes. La mayoría de las armadas no pueden permitirse gastar gasolina conduciendo sin un propulsor eléctrico, porque multiplica por dos el ahorro de combustible a baja velocidad.
Lo conseguimos con motores de imanes permanentes, que tienen entre la mitad y un tercio del tamaño de los motores de la competencia. Un motor eléctrico para el FFX-II, por ejemplo, pesa unas 35 toneladas, mientras que una máquina convencional pesaría 90 haciendo el mismo trabajo. Hay que hacer flotar ese peso.
Breaking Defense: ¿Cree que esa ventaja de peso será duradera?
Thaxton: Técnicamente sí. Sin embargo, con el tiempo otros adoptarán la tecnología de imanes permanentes. Otras tecnologías no cerrarán esa brecha. Los motores de inducción no podrán alcanzar ese tamaño ni esa eficiencia, como en los vehículos eléctricos. Otras tecnologías de motores, como los motores síncronos superconductores, son demasiado complicadas y carecen de apoyo industrial. La razón principal es el negocio; no hay vuelta de hoja. Al igual que en los vehículos eléctricos, las máquinas de imanes permanentes son la solución a largo plazo.
No es ningún secreto que la mayoría de los coches eléctricos tienen motores de imanes permanentes. Tesla los usa, como lo hacen otros fabricantes con productos como el Ford Mustang Mach-E y el F-150 Lightning, y el EV6 de Kia. Ahora incluso montan motores de imanes permanentes para los cruceros porque son más eficientes.
Se trata de pequeñas aplicaciones y, con el tiempo, otros podrán recurrir a esta tecnología a mayor escala. Nosotros fuimos de los primeros en adoptar la tecnología de imanes permanentes y llevamos haciéndolo desde los años noventa. Hoy somos los únicos que lo hacemos a la escala que tenemos ahora.
Además, hay una enorme infraestructura asociada a la propulsión eléctrica de vehículos y a la propulsión eléctrica industrial en fábricas y plantas. Eso representa una inversión de miles y miles de millones de dólares que no paga la Marina, pero que puede aprovechar.
No es el caso habitual. Si nos fijamos en lo que la Armada hace con los engranajes de los destructores y submarinos, hay capacidades de fabricación únicas asociadas a esos engranajes que están principalmente orientadas a la Armada y apoyadas por la Armada. Cualquier mejora que sea necesaria la paga ella.
Por otra parte, la Marina puede aprovechar la propulsión eléctrica, los conmutadores y toda la tecnología de apoyo para la electrificación de la industria. Así, en lugar de conducir una lancha motora para llegar a algún lugar, se puede surfear sobre esta ola de tecnología industrial y comercial y aprovecharla.
Somos una empresa que toma esa tecnología comercial y la adapta al uso de la Armada. Lo que no está listo para el prime time son los motores síncronos superconductores que se apartan de las normas industriales. Se ha trabajado en ellos para la propulsión, pero no existe una base industrial en torno a ellos.
Breaking Defense: ¿Qué se vislumbra en el horizonte de la energía eléctrica y la propulsión?
Thaxton: Esta tecnología va a seguir avanzando. Los convertidores de potencia para motores eléctricos avanzan siguiendo algo parecido a la Ley de Moore en el mundo de los semiconductores.
Una vez más, la inversión de miles de millones de dólares en esta tecnología significa que todo va a ser más pequeño y más denso en potencia con una mejor calidad de energía. Básicamente, la Armada puede esperar aprovechar estos avances en las próximas décadas, al tiempo que crea una base industrial más saludable en el gran esquema de las cosas.
Breaking Defense: ¿Pensamientos finales?
Thaxton: La propulsión eléctrica no supone una barrera tecnológica. Sólo tenemos que llegar a ella y empezar a hacerlo. Hasta entonces, estamos dirigiendo un coche aparcado.
La Marina estadounidense se está pasando a la propulsión eléctrica con el submarino de clase Columbia, pero aún no se ha generalizado. Tenemos que conseguir que un buque sea totalmente eléctrico.
Una vez que lo hagamos, las ventajas de las que he hablado se harán evidentes. Empezaremos a cosecharlas y a descubrir otras cosas que podemos hacer. La electrificación no es una barrera tecnológica, es una barrera de aplicación/ingeniería.
Fte. Breaking Defense
