Jornada: ENERGÍA INTELIGENTE: Soluciones tecnológicas para la eficiencia y seguridad energética en misiones internacionales. Alfonso Querol Siles

Transcripción

1 Jornada: ENERGÍA INTELIGENTE: Soluciones tecnológicas para la eficiencia y seguridad energética en misiones internacionales Alfonso Querol Siles

2 Quiénes somos? Qué aportamos? Soluciones tecnológicas para la eficiencia y seguridad energética en misiones internacionales Por qué Sapa? 2

3 SAPA: Quienes somos? Empresa: 100 % española Sede central: Andoain-Guipuzcoa (España) Otras sedes: Madrid (España) Troy-Michigan (EEUU) Empleados: 200 (20% I+D) Fundada en:

4 SAPA: Que aportamos? Artillería Anti-Aérea Transmisiones Máquinas Eléctricas Electrónica de Potencia Unidad de Potencia Auxiliar 4

5 Necesidades energéticas: Jornada : Generación y gestión de energía eléctrica en bases y campamentos Reducir bajas Mejorar operatividad Ahorro energético. 5

6 Necesidades energéticas: Campamentos : Clasificación por duración de las expediciones: Nivel 1 Nivel 2 Nivel KVA por persona. Reservas del 30% en campamentos Tácticos Reservas del 70% en climas extremos. 6

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8 PROGRAMA VCR 8x8 8

9 PROGRAMA TECNOLÓGICO PT5: GRUPO MOTOPROPULSOR Análisis de alternativas, desarrollo y suministro de sistemas y subsistemas siguientes: Motor de alta prestaciones Scania DC13 477kW Transmisión Multimarcha Transmisión SAPA SW624 Sistemas auxiliares (refrigeración, admisión,.) Sistema de Generación de Energía Eléctrica 9

10 SISTEMA DE GENERACIÓN ELECTRICIDAD VCR 8X8 (SISGE) 1.- Componentes de los sistemas tradicionales y su dimensionamiento. 2.- Problemas detectados. 3.- Solución propuesta. 4.- Ventajas de la solución propuesta. Soluciones tecnológicas para la eficiencia y seguridad energética en misiones internacionales 10

11 SISGE: COMPONENTES DE LOS SISTEMAS TRADICIONALES Cargas eléctricas del vehículo: Modos de uso: - Plataforma - Motor GMP encendido - Sistemas de misión - Motor apagado y UPA encendida - Torres - Solo baterías. Baterías AGM 12V-120AhC20 UPA 7,5 kw Alternador 28 Vdc, 540 A 11

12 SISGE: PROBLEMAS DETECTADOS 1. Baterías: Problemas de fiabilidad Las baterías representan uno de los 10 principales costes de mantenimiento en las misiones 2. Demanda de Potencia: Stryker : de 280 A (2002) a 910 A (2012). TARDEC ha constatado un crecimiento medio de 30 amperios por año. AÑO Amperios!! 12

13 Problemas detectados: energía requerida Requisito : Baterías durante 2,5 horas alimentado sistemas esenciales Leopard 2 (2004): En modo vigilancia consume 109 A. ->109*26 = 2,8 kw -> 7kWh VCR 8x8 (2017) : En modo vigilancia consume -> 6,5kW -> 16,25 kwh Baterías : Hacen falta más de 16 Baterías 12 Vdc AGM, 120Ah(C20) 6200 kg. Hacen falta aproximadamente 9 baterías 24 Vdc,Li-ion,120 Ah (C1)..180 kg Problemas de fiabilidad Las baterías representan uno de los 10 principales costes de mantenimiento en las misiones El transporte de repuestos es un riesgo

14 Modo solo baterías: deseado 5 horas, 5 kw -> 25 kwh Vehículo Tipo Bateria Capacidad (Ah) Capacidad (kwh) Peso Coche Pb 35 Ah a 140 Ah, 12 V 1.2 kwh kg Camión Pb 225 Ah, 24 Vdc 4 kwh 160 kg Prius 1 NiMH 6.9 Ah, 202 Vdc 1.3 kwh 56 kg Modo solo baterías: Prius Plug-in Li-ion 3,6 Ah, 2075 Vdc kw. 5 horas 0,75 kwh = 25 kwh 25 kg GM-Volt Li-ion 45 Ah, 355 Vdc 17 kwh 200 kg Tesla Li-ion 170 Ah,350 Vdc 60 kwh 1017 kg Leo/Piz AGM 240 Ah, 24 Vdc 6,5 kwh 240 kg Piraña V Dinamarca Li-ion 660Ah, 24Vdc 17,5 kwh 220 kg VCR 8x8 Li-ion 740 Ah, 24Vdc 20 kwh 180 kg 14

15 Problemas detectados : Alternador Alternadores: 800 Amperios para recarga 28 AGM 2500 Amperios para recarga 10 Litio El alternador no es un buen cargador de baterías Rendimientos 60-80% Ralentí = poca corriente Motor al ralenti en vehículo = consumos elevados

16 Problemas detectados : Cargas eléctricas Consumos medios de 28 Vdc de 17 kw Consumo puntual motor de arranque: Corriente (A) Velocidad starter (rpm) Arranque DD ,2 0,7 1,2 1,7 2,2-5 t (s) Tensión (V) Potencia starter (kw) Starter para motor de 15 l

17 Baterías necesarias : Potencia vs tiempo AGM 12Vdc (80Ah-C1). P(W)/t(h) Litio ion (82h-C1) P(W)/t(h)

18 SISGE: SOLUCIÓN P o L e a Motor Combustión interna Transmisión SW624 Driveline Máquina Eléctrica rpm/3 fases 75 kw PTO Control de Gestión de Potencia 75 kw AC DC 700 Vdc DC DC 9 Baterías Li-ion 82Ah 28 Vcd 16 kw UPA DC 17 kw Bidireccional AC 69 kva 3x400/230 Vrms Starter Exportación Energía Eléctrica 18

19 Problema Solución Fiabilidad de las baterías Baterías Litio-ion Recarga indpte. de velocidad giro motor Gestión inteligente de los consumos. Potencia baja tensión según vel. motor Máxima potencia baja tensión al ralentí Asegurar el arranque del vehículo Desacoplar función energía de potencia. Ventilación del alternador Refrigeración por agua-glicol. Capacidad de crecimiento 700 Vdc/230 Vrms Reducción de consumo combustible. UPA, 700 Vdc

20 VENTAJAS ADICIONALES 1. Posibilidad de nuevas funcionalidades: Exportar energía. Accionar grupo hidráulico sin motor ppal. Aire acondicionado con motor parado (con UPA). Abrir portón trasero con motor parado (con UPA). 2. Solución modular y de bajo riesgo: Integrado con el sistema de refrigeración Escalable y adaptable 3. Reducción del coste del kwh eléctrico generado a bordo 4. Disminución de consumo de combustible. 5. Función redundante UPA-Alternador. 6. DC/DC modular en tramos de 3.4 kw. 7. Posibilidad de añadir baterías de alta tensión para futuras funcionalidades. 20

21 Grupo electrógeno 69 kva vs Sisge VCR 8x8 Componente Ancho (mm) Alto (mm) Largo (mm) Volumen (litros) Peso (kg) Máquina Elec-75 kw 240 (1) ac/dc-72kw Dc/dc-17 kw Export- 69 kva Upa 16 kw Módulo de Exportación 69 kva: - Permite conectar varios vehículos en paralelo para formar microgrids. - Permite importar energía para cargar baterias (por ejemplo). - Genera 400/230 Vrms para consumos internos Soluciones tecnológicas para la eficiencia y seguridad energética en misiones internacionales 21

22 HHW-75 T5 Grupo electrógeno 69 kva Móvil Largo: mm Alto: mm Ancho: mm Volumen de embalaje máximo: 17,13 m3 Peso con líquidos en radiador y cárter: kg INVERSOR SENOIDAL SAPA - 69 KVA: 50kg - Semiconductores de Carburo de Silicio - Frecuencias de conmutación de 100 khz 22

23 Otros vehículos con alta tensión Alemanía : VCI Puma-> 200 vehículos en servicio (2018) EEUU : M109-A7 Paladin ->33 vehículos en servicio (2018) 23

24 Soluciones tecnológicas para la eficiencia y seguridad energética en misiones internacionales 24