Investigadores de los Laboratorios Nacionales Sandia de Estados Unidos están trabajando con sus colegas de la NASA para desarrollar una microrred fiable y resistente para la Luna.
El plan de la NASA para su concepto de base lunar Artemis es que sirva de campo de pruebas tecnológicas para la eventual exploración humana de Marte. El concepto de campamento base consiste en una unidad habitacional -con espacio para hasta cuatro astronautas- así como la posibilidad de contar con instalaciones independientes de minería y procesamiento de combustible, denominadas de utilización de recursos in situ. Las primeras misiones de Artemis incluirán breves estancias en el campamento base con el objetivo de llegar a estancias de dos meses cada vez.
Según el investigador de Sandia Jack Flicker, las instalaciones de extracción y procesamiento podrían producir combustible para cohetes, agua, oxígeno y otros materiales necesarios para la exploración prolongada de la superficie lunar, disminuyendo al mismo tiempo las necesidades de suministro desde la Tierra. Estas instalaciones estarán situadas lejos del campamento base -para que no se interrumpan otras actividades científicas y tecnológicas que allí se realizan-, pero la red eléctrica de las dos unidades estará conectada durante las emergencias para que sea resistente y robusta.
Un grupo de Sandia está diseñando un controlador del sistema eléctrico para la microrred del centro de minería y procesamiento.
La NASA está diseñando el controlador del sistema eléctrico de la unidad habitacional, ya que el sistema será muy similar al sistema eléctrico de corriente continua de la Estación Espacial Internacional. Flicker y su parte del equipo, por su parte, están desarrollando el sistema que conectará las dos microrredes y están estudiando el flujo de energía y el funcionamiento entre las dos microrredes.
“Hay algunas diferencias muy importantes entre algo como una microrred de tipo ISS y algo que tiene la extensión de una base lunar”, dijo Flicker. “Una de esas diferencias es el tamaño geográfico, que puede ser problemático, sobre todo cuando funciona con tensiones bajas de CC. Otra es que cuando se empieza a ampliar estos sistemas, habrá mucha más electrónica de potencia, así como muchos más recursos energéticos distribuidos que existirán en toda la base.”
Centro de minería y procesamiento
El equipo que diseñó el software para regular la electricidad del centro de minería y procesamiento dijo que el sistema es capaz de mantener un nivel de voltaje uniforme en la red, a pesar de las situaciones externas cambiantes.
En una declaración a los medios de comunicación, el investigador Lee Rashkin dijo que el controlador tiene que ser capaz de mantener un nivel de tensión uniforme en varias escalas de tiempo diferentes, desde menos de una milésima de segundo hasta estaciones. En el nivel más alto del software de control, en la escala de minutos a estaciones, se puede controlar qué paneles solares generan energía y qué dispositivos que la utilizan se encienden. Sin embargo, en el nivel más bajo, a menos de una milésima de segundo, el controlador tiene que funcionar rápida y automáticamente para mantener la producción en los niveles requeridos.
“Nuestro objetivo es conseguir un sistema de gestión de la energía lunar que pueda mantener eficientemente un sistema nivelado en todas esas escalas de tiempo”, dijo el investigador Dave Wilson. “Contamos con una instalación especializada de microrredes escalables seguras y una metodología de diseño de sistemas de control que lo analiza. La instalación también cuenta con emuladores de almacenamiento de energía especializados que pueden ayudarnos a determinar las especificaciones de la cantidad de almacenamiento de energía que necesita la base y sus requisitos.”
Conectar dos microrredes
El segundo gran objetivo de los investigadores de Sandia es desarrollar el sistema que conectará las microrredes de las instalaciones mineras y de las unidades habitacionales para conseguir resiliencia y robustez. Hay dos formas principales de conseguir resistencia en una microrred. Una es tener la capacidad de dirigir la energía de forma flexible allí donde se necesite. La otra es sobredimensionar todo para garantizar que haya suficiente energía incluso si fallan varias cosas.
“Por lo general, tenemos una combinación de las dos cosas, en la que se sobredimensiona hasta cierto punto, pero también se puede dirigir la energía de forma flexible a donde sea necesario dentro de una microrred o entre microrredes independientes, pero cooperativas, como las que estamos explorando para la luna”, dijo Flicker. “En un caso de contingencia, como el fallo de un sistema de almacenamiento de energía durante un eclipse, queremos ser capaces de trasladar la energía de la instalación minera al campamento base para mantener a los astronautas a salvo”.
La parte del equipo de Flicker también está explorando cómo podría funcionar la conexión entre las dos microrredes.
Están estudiando el impacto que tiene la distancia entre la instalación minera y la unidad habitacional en la eficiencia y la estabilidad de la transferencia, ya sea a ocho kilómetros de distancia o a veinte. El equipo también está determinando el voltaje óptimo con el que debería funcionar la conexión, y si tiene sentido que la conexión siga siendo de corriente continua o si la NASA debería convertirla en corriente alterna para hacer el viaje y luego volver a la corriente continua una vez que llegue a la unidad habitacional.
Noticia tomada de: MINING / Traducción libre del inglés por World Energy Trade
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