Académico Félix Rojas junto al centro E2TECH participarán en proyecto de investigación con fondos alemanes

Félix Rojas, Subdirector de Investigación y Postgrado del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Director del Electrical Energy Technologies Research Center - E2TECH ha adjudicado un proyecto de investigación aplicada en una postulación conjunta con las Universidades de Nuremberg y Técnica de Munich en Alemania, mediante la convocatoria del Ministerio Federal de Educación e Investigación de Alemania (BMBF) para financiar iniciativas del área de “procesadores especializados y plataformas de desarrollo del futuro (ZUSE)”. El objetivo de este financiamiento es promover la investigación en plataformas de desarrollo basadas en procesadores altamente especializados para elaborar sofisticados algoritmos de control en diversas aplicaciones, como manejo de energía, robótica o algoritmos de inteligencia artificial.

Con un sistema para pruebas flexibles de procesos de control predictivo y artificialmente inteligente basado en modelos en tecnología de conducción eléctrica, la alianza entre la Universidad Técnica de Múnich, la Universidad de Nuremberg -como ejecutores líderes- y la Universidad de Santiago a través del E2TECH busca desarrollar equipos denominados controladores de tiempo real para manejar equipos de electrónica de potencia mediante el fondo adjudicado por Ministerio Federal Alemán de Educación e Investigación para una primera etapa de tres años de vigencia en el país europeo.

El proyecto contempla una primera etapa de tres años, con un financiamiento de 1.5M euros, en donde se desarrollará un prototipo de un sistema de control en tiempo real. “La etapa de electrónica de potencia es aquella que tiene la función de manejar energía de forma inteligente. Esta se compone de arreglos de semiconductores, los cuales que se pueden abrir y cerrar miles de veces por segundo permitiendo el manejo de la energía en forma inteligente. Para ello se debe configurar (...) Para que esto sea posible, la apertura y cierre de estos semiconductores debe realizarse de forma coordinada, inteligente y a muy alta velocidad, para ello se requieren plataformas de cálculo especializadas, denominadas computadores (o sistemas) de tiempo real. Existen algunos de ellos comercializados por grandes compañías a un costo muy elevado y normalmente con limitaciones de acceso a modificaciones de código de bajo nivel, lo que los hace poco flexibles para desarrollo de aplicaciones muy especializadas” explica Félix Rojas, quien añade además que “ se proyecta apuntar a fabricar estos computadores para que sean flexibles y modulares, es decir, que se puedan ir cambiando la cantidad de señales a controlar y observar, dejándolos como sistemas abiertos a la comunidad, sin limitación de códigos”.

Prototipo validado por la comunidad científica

La característica que tiene este prototipo a desarrollar es que su aplicación es amplia, a cualquier aplicación que necesite manejo de energía desde vehículos eléctricos hasta una planta de energía, pasando por robots o incluso sistemas de redes eléctricas inteligentes, sin embargo, “la iniciativa apunta a poner a disposición de la comunidad un sistema altamente sofisticado, que permita a empresas de todo tamaño y Universidades, tener acceso a procesadores de última generación tecnológica para acelerar los procesos de prototipaje e implementar ideas disruptivas a un costo eficiente. Dado el alto nivel de desarrollo de la industria Alemania, y su dominio mundial en el área automotriz, esta aparece como un perfecto candidato para implementar nuestro proyecto, no tan solo en el accionamiento de motores en vehículos eléctricos, si no también en aplicaciones como conducción autónoma o accionamiento de celdas de combustibles, pieza clave en vehículos que funcionan en base a hidrogeno. Todas estas aplicaciones serían imposibles de imaginar sin un computador de tiempo real y nuestro proyecto busca ser un medio para logra llevar el potencial de estas tecnologías a sus límites.” recalca el académico.

Esta primera fase termina con este prototipo probado y validado en sus capacidades con interfaz para el usuario. Asimismo, se está trabajando en crear una comunidad científica y técnica de usuarios de nuestro sistema, en donde se compartan códigos y se apoye a la solución de problemas, lo que permite que el prototipaje de soluciones o ideas sea aún más rápido “Lo ideal es entregar este equipo a un par de universidades alemanas y a la comunidad de electrónica de potencia en el mundo -dado que es pequeña- para ir poco a poco logrando esto. Por ejemplo, en todo Chile, me atrevería a decir, que contamos con no más de 15 grupos de investigación en universidades ligados a la disciplina de electrónica de potencia, por lo que el contacto es bastante cercano. La idea es que posteriormente, el sistema también pueda ser utilizados en otras áreas como la robótica o incluso en sistema informáticos o bioingeniería” agrega el Director del E2TECh en relación a la finalización de la primera etapa.

Posterior a aquello, BMBF, institución que financia el proyecto, evaluará y otorga una adjudicación para continuar con el proyecto y así con el mejoras en los diseños del

hardware, desarrollo de software, vialidad en la seguridad del equipo y una etapa final de usabilidad. Paralelo a esto se contempla la difusión de este desarrollo con la comunidad científica, la cual se piensa realizar mediante seminarios y charlas dentro del Centro Europeo de Electrónica de Potencia (ECPE).

Además, se cuenta con la participación de tres empresas alemanas, AFAG, Kubrich Ingenieure y Trenz Electronic, quienes orientan la iniciativa hacia los procesos de

comercialización, levantando las necesidades de la industria para asegurar la coherencia en determinados rubros.

Origen de la iniciativa y su impacto en la industria

Para Félix Rojas, el principal investigadores chileno involucrado en la iniciativa, detalla que la inclusión en esto fue de causa natural. Como antecedente, el académico hizo su doctorado en la Universidad Técnica de Múnich en Alemania, trabajando en una plataforma en la misma línea en 2015-2016, la cual siguió siendo desarrollada por el ahora Investigador de la Universidad de Nuremberg, Sebastian Wendel. Hoy ya llevan trabajando por más de tres años cooperativamente, incluyendo una estadía de un semestre en Chile por parte de Wendel y varias visitas del Prof. Rojas a Nuremberg, lo cual ha generado el desarrollo de un prototipo con el cual surgió la idea de postular a esta inciativa. Por consiguiente, el proyecto actual contempló esas alianzas de trabajo previo para terminar incluyendo a la Universidad de Santiago de Chile.

“El profesor Rojas y el equipo de la USACh tienen muchos años de experiencia con sistemas de cálculo para el control en tiempo real de sistemas de electrónica de potencia y justamente eso es lo que ayudará al éxito de este proyecto” comenta Sebastian Wendel, investigador de la Universidad de Nuremberg.

Asimismo, la inclusión de un equipo multidisciplinario, el cual abarca un mayor número de miembros de la comunidad en torno a la disciplina de la electrónica de potencia genera una importancia significativa en el impacto del proyecto, dado que la iniciativa apuntará finalmente a un funcionamiento más eficiente de los sistemas de conversión de energía sostenible. En este sentido, el investigador alemán comenta que “para la industria Alemana, permitiríatiempos de desarrollo más cortos y por lo tanto una comercialización más eficaz delproducto y cómo éste se trasladará a nivel mundial, ese proceso también se podría aceleraren países como Chile.”

Por: Joaquín Martin, Comunicaciones DIE.