Sistemas de gestión de energía para ROV y embarcaciones marinas

La gestión de la energía marina se refiere a la supervisión, el control y la distribución de energía eléctrica a bordo de buques y vehículos operados a distancia (ROV). El objetivo de un PMS es garantizar la disponibilidad continua de energía eléctrica al tiempo que se optimiza la eficiencia energética, se permite el uso de energías renovables y se mantiene la redundancia en sistemas críticos.

En el entorno marino, la fiabilidad operativa no es sólo una prioridad; es una necesidad. Los sistemas de gestión de energía están diseñados para manejar una amplia gama de fuentes de energía y asignar dinámicamente la electricidad a los sistemas de propulsión, protocolos de comunicación, equipos de misión y sistemas de soporte vital sin interrupción. Tanto si se trata de alimentar un barco eléctrico como de gestionar los sistemas híbridos de energía de un buque de apoyo en alta mar, las soluciones PMS actúan como sistema nervioso central de la arquitectura eléctrica de un buque.

Componentes de un sistema de gestión de energía para embarcaciones

Un PMS típico se compone de varios subsistemas integrados, entre los que se incluyen:

Fuentes de energía y unidades de generación

Los generadores diésel siguen siendo la columna vertebral de la producción de energía de muchos buques. Sin embargo, la creciente atención prestada a la sostenibilidad ha impulsado la integración de fuentes alternativas, como pilas de combustible, paneles fotovoltaicos y unidades híbridas de generación de energía. Estos sistemas suelen funcionar de forma conjunta, lo que requiere controladores de carga y software de automatización de generadores para gestionar los flujos de energía de forma eficiente.

Almacenamiento y conversión de energía

Sistema de gestión de energía de Dynautics

Los bancos de baterías y los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) se utilizan para almacenar energía para los picos de demanda o como reservas de emergencia.

Los inversores y los convertidores CA/CC regulan los niveles de tensión para adaptarlos a las necesidades de carga, mientras que los rectificadores convierten la corriente alterna en continua para cargar las baterías.

Infraestructura de distribución

La energía se distribuye a través de cuadros de distribución marinos, disyuntores y paneles de distribución de energía. Estos componentes garantizan un suministro de energía seguro y eficiente a los sistemas de misión crítica. Los reguladores de tensión y los sensores de corriente mantienen la estabilidad en respuesta a las fluctuantes demandas de carga.

Sistemas de control y supervisión

Los controladores lógicos programables (PLC), las plataformas de automatización marítima y los módulos de gestión de energía constituyen el cerebro de un PMS. Estos sistemas utilizan interfaces de comunicación, como Modbus, para interactuar con diversos componentes y proporcionar un control centralizado. Los sistemas remotos de control de potencia y las unidades de registro de datos mejoran el conocimiento de la situación y las capacidades de mantenimiento predictivo, mejorando así la eficiencia operativa global.

Eficiencia energética y optimización de la carga

El uso eficiente de la energía es un factor crítico en las operaciones de los buques modernos. Los algoritmos de desconexión de carga permiten a las plataformas PMS desactivar temporalmente los sistemas no críticos durante los cortes de energía, preservando la energía para las operaciones esenciales. Las herramientas de gestión de carga distribuyen la energía entre los sistemas de a bordo para evitar sobrecargas, optimizar la carga de los generadores y reducir el consumo de combustible.

Las estrategias de optimización de la eficiencia energética también incluyen la programación inteligente de actividades que consumen mucha energía y el ajuste del rendimiento en tiempo real mediante sensores de control de la energía. Estos sistemas ayudan a reducir los costes de explotación y prolongar la vida útil de la infraestructura eléctrica de a bordo.

Redundancia y resistencia ante emergencias

En entornos de alto riesgo, como las perforaciones en alta mar, las patrullas militares o las misiones autónomas de inspección, un suministro eléctrico fiable puede marcar la diferencia entre el éxito y el fracaso. Las fuentes de alimentación redundantes, los generadores de reserva y las fuentes de alimentación dobles para sistemas de misión crítica garantizan que un fallo en una parte del sistema no provoque un apagón completo.

Los sistemas de alimentación de emergencia y las tecnologías de protección contra fallos aíslan y neutralizan los fallos de alimentación antes de que puedan propagarse y causar más daños. Las funciones de detección y aislamiento de fallos están integradas en la mayoría de las plataformas PMS modernas, lo que permite respuestas en tiempo real y procedimientos de recuperación del sistema.

El cambio hacia la integración de energías renovables

Los paneles solares fotovoltaicos y las pilas de combustible se integran cada vez más en los sistemas de energía marinos. Estos sistemas de energía renovable no sólo reducen el impacto ambiental, sino que también proporcionan fuentes de energía adicionales que pueden ser cruciales durante misiones prolongadas.

BSS de SubCtech

La integración de energías renovables en los PMS requiere unidades de conversión de potencia especializadas y controladores de potencia marinos híbridos capaces de gestionar el suministro incoherente de energía procedente de fuentes solares o de combustible. Son especialmente útiles en sistemas de propulsión eléctrica y para alimentar sistemas auxiliares en buques híbridos, como buques de investigación, remolcadores y buques de superficie no tripulados.

Monitorización remota y automatización inteligente

Los buques marinos que operan en entornos aislados o peligrosos dependen en gran medida de los sistemas de supervisión remota. Estos sistemas utilizan protocolos de comunicación y controladores de automatización para supervisar el rendimiento del sistema, detectar anomalías y activar acciones correctivas.

Con el avance de las plataformas de gestión de la energía marina, la supervisión remota incluye ahora la visualización en tiempo real del uso de la energía, la distribución automatizada de la carga y el análisis energético. El software de gestión de la energía permite un control centralizado desde los centros de mando en tierra o desde los sistemas de puente del buque.

Aplicaciones en todo tipo de buques

Cada tipo de buque presenta retos energéticos únicos. Por ejemplo:

• Vehículos teledirigidos (ROV): La gestión de la energía es vital para la propulsión, la navegación, la instrumentación de a bordo y la comunicación. Como los ROV suelen estar amarrados a buques de apoyo, el PMS debe coordinar la transmisión de energía de manera eficiente para garantizar una operación sin problemas.
• Buques de transferencia de tripulación y transbordadores: Estos buques utilizan cada vez más la propulsión eléctrica y requieren sistemas PMS capaces de equilibrar los rápidos cambios de potencia, especialmente durante las operaciones de atraque y desatraque.
• Buques de prospección y oceanográficos: La gestión de la energía es crucial para el funcionamiento de los complejos equipos de a bordo, como sonares, herramientas de recopilación de datos y sistemas de laboratorio.
• Buques navales y guardacostas: Los sistemas de alimentación redundantes y la protección contra fallos son prioritarios para garantizar la continuidad de la misión en condiciones de combate o emergencia.
• Embarcaciones eléctricas y autónomas: Estas plataformas dependen en gran medida de paneles solares, bancos de baterías y software de gestión energética para funcionar de forma independiente durante largos periodos.

Gestión de la energía para buques preparados para el futuro

A medida que el sector marítimo avanza hacia la automatización y la descarbonización, las tecnologías de PMS están evolucionando para apoyar los objetivos de digitalización y transición energética. Se espera que la integración de la inteligencia artificial (IA), la computación periférica y los dispositivos del Internet de las cosas (IoT) perfeccionen aún más las estrategias de optimización de la energía.

También están surgiendo diseños de PMS modulares, lo que permite instalaciones escalables en varias clases de buques, desde buques de contramedidas de minas hasta embarcaciones piloto. Estos sistemas pueden adaptarse a los cambios en los requisitos operativos, las fuentes de energía o las normativas medioambientales, proporcionando flexibilidad y garantizando las inversiones de cara al futuro.

A medida que el sector se oriente hacia la sostenibilidad y la automatización, la tecnología de PMS seguirá evolucionando, proporcionando mayor inteligencia energética, resistencia operativa y cumplimiento de la normativa a buques de todos los tamaños y misiones.