Un convertidor de tracción basado íntegramente en Carburo de Silicio
La búsqueda constante de nuevas soluciones tecnológicas más eficientes y con un menor impacto medioambiental ha llevado a CAF Power & Automation, fabricante guipuzcoano de sistemas ferroviarios, y el centro tecnológico IKERLAN, en colaboración con EUSKOTREN, a desarrollar un novedoso sistema de tracción eléctrica basados íntegramente en tecnología de Carburo de Silicio (SiC) con un ahorro energético de hasta un 15%, en función de las condiciones de infraestructura y de las prestaciones del sistema de tracción.
El convertidor de tracción es un elemento fundamental en el funcionamiento de un vehículo ferroviario, al transformar la energía eléctrica en la energía mecánica necesaria para mover un tren. Esta novedosa solución de tracción “Full SiC”, basado únicamente en semiconductores de Carburo de Silicio (SiC), tiene un 70% menos de pérdidas de energía y es un 25% más pequeño y ligero.
Además, el uso de esta tecnología aumenta la eficiencia de otros elementos de la cadena de tracción, como los motores, optimizando, en definitiva, la eficiencia energética del sistema completo.
EUSKOTREN, la compañía vasca de servico público de transporte, participa en el proyecto instalando en su vehículo el innovador sistema de tracción “Full SiC” que realizará servicio comercial durante los dos próximos años.
Menor impacto medioambiental
Las características de este sistema disminuyendo el peso, volumen y ruido acústico resultan un revolucionario avance con un inferior impacto medioambiental. Al disminuir el consumo energético las emisiones de CO2 también se ven reducidas. A su vez, los pasajeros obtienen una mayor calidad y confort en cada trayecto con trenes más silenciosos.
“CAF Power & Automation está comprometida con el desarrollo de nuevas tecnologías en equilibrio con la sociedad y el medio ambiente. Con objetivos a largo plazo y con la mente puesta en las futuras generaciones, tratamos de mejorar la calidad de vida de las personas, para que dispongan de un transporte ferroviario más confortable y sostenible” señala Iñigo Balda, Director General de CAF Power & Automation.“ Gracias a la tecnología desarrollada en el programa de innovación Shift2Rail, estamos contribuyendo firmemente al futuro del transporte europeo” concluye Balda.
Ventajas técnicas del Carburo de silicio (SiC) frente al Silicio (Si)
Las principales ventajas del Carburo de Silicio (SiC) respecto al Silicio (Si) son las siguientes:
- Gran reducción (70%) de las pérdidas de potencia generadas en el propio módulo.
- El sistema opera a altas temperaturas. Mientras que el límite del Si está en torno a los 150ºC, el SiC puede llegar a temperaturas de 400ºC.
- Conmutación rápida: Con este material (SiC) se pueden fabricar dispositivos de conmutación de alta velocidad para aplicaciones con mucha corriente, como por ejemplo los MOSFEFTs, utilizados en este nuevo convertidor.
- Rápida disipación del calor, ya que el SiC tiene una conductividad térmica tres veces mejor que la del silicio.
Desarrollo vasco de tecnología de vanguardia
En el marco del proyecto europeo Horizon2020, CAF Power & Automation lleva varios años desarrollando y fabricando equipos basados en tecnología carburo-silicio para diversas aplicaciones.
Desde 2015, en colaboración con su socio tecnológico IKERLAN, se han obtenido resultados muy significativos, en reducciones de volumen y peso, y aumentos progresivos en las pérdidas del convertidor de tracción hasta alcanzar el 70% actual.
El convertidor actual es la evolución definitiva del prototipo anterior, un sistema híbrido desarrollado en 2018. El prototipo disponía de un inversor IGBTs de Silicio (Si) y diodos de Carburo de Silicio (SiC).
Una solución pionera en España y el primero instalado en un vehículo de 1500 Vdc, en operación comercial en Europa, gracias a EUSKOTREN. Actualmente este sistema sigue en servicio comercial sin que se hayan producido incidencias.