Controladores de Frecuencia Variable: Potencial Inexplotado para la Eficiencia Energética Industrial

Los motores eléctricos son responsables de aproximadamente un tercio de la demanda total de energía en Estados Unidos, según IEEE Spectrum. Gran parte de esta energía se desperdicia debido a que estos motores, que accionan ventiladores, bombas y compresores, suelen operar a plena capacidad sin ajustarse a la demanda real. Esta ineficiencia representa una oportunidad significativa para la mejora.

Los controladores de frecuencia variable (VFDs), también conocidos como variadores de velocidad, son dispositivos electrónicos diseñados para ajustar continuamente la velocidad de los motores en función de las necesidades operativas. Esta adaptación inteligente puede reducir el consumo de energía de un motor entre un 40 y un 60 por ciento, de acuerdo con Neal Elliott, director emérito del American Council for an Energy-Efficient Economy. Un ejemplo de su efectividad lo ofrece Toyota, que en 2015 instaló VFDs en más de 200 motores de su planta de fabricación de automóviles en Georgetown, Kentucky. Este proyecto piloto, con una inversión de 1.25 millones de dólares, generó un ahorro anual superior a los 700.000 dólares en costos de electricidad.

A pesar de su probado potencial, la adopción de los VFDs es relativamente baja. Un informe de mercado de 2021 del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley indica que solo el 16 por ciento de los sistemas de motor en instalaciones industriales y el 4 por ciento en el sector comercial emplean VFDs. Históricamente, el alto costo de medición del flujo y la complejidad ingenieril para un control preciso han sido obstáculos. Sin embargo, los recientes avances en sensores y algoritmos de aprendizaje automático han reducido significativamente el costo y la complejidad de su implementación. Además, la mayor producción de chips de potencia avanzados, utilizados en vehículos eléctricos e inversores solares, ha beneficiado a la tecnología VFD.

Expertos en energía y fabricantes de dispositivos señalan que la situación actual, marcada por la escasez de suministro energético, el aumento de los precios industriales y la creciente demanda de grandes consumidores como los centros de datos, justifica un mayor impulso para el despliegue de VFDs. Kirk Anderson, director de relaciones gubernamentales de ABB, afirma que añadir VFDs a todos los motores existentes podría generar energía suficiente para cubrir hasta cinco años de crecimiento de los centros de datos sin necesidad de construir nuevas plantas de generación. La reducción del consumo de motores no solo liberaría capacidad en la red, sino que también ayudaría a mitigar los costos para las fábricas que transitan hacia soluciones electrificadas.

La National Electrical Manufacturers Association (NEMA) ha lanzado un programa piloto con fabricantes, empresas de servicios públicos y grupos de eficiencia energética para recopilar datos reales sobre los beneficios de los VFDs, con la esperanza de que estos resultados impulsen futuras medidas de eficiencia e incentivos por parte del Departamento de Energía de EE. UU. Michael Reckamp, director de estrategia empresarial para Danfoss Drives en Norteamérica, observa que, aunque la tecnología ha ganado cierto impulso en los últimos años, aún no ha calado lo suficiente como para un uso generalizado, y enfatiza la necesidad de un enfoque renovado en su implementación para reducir la tensión en la red y mejorar el ahorro energético.

This is low-hanging fruit that gives a lot [of energy] back and is reasonably simple.

Nik Sawe, analista senior de políticas en Energy Innovation

We’ve known for many, many years that there’s a huge opportunity for energy savings by varying the speed of the motor.

Neal Elliott, director emérito del American Council for an Energy-Efficient Economy

If you added a drive to all the motors that are out there, you could provide [power for] up to five years of data center growth without having to build any new generation.

Kirk Anderson, director de relaciones gubernamentales y asuntos públicos para ABB

Instead of ‘bring your own power,’ it should be ‘offset your own power.’

Kirk Anderson, director de relaciones gubernamentales y asuntos públicos para ABB

it hasn’t permeated enough to get everyone utilizing it.

Michael Reckamp, director de estrategia empresarial para Danfoss Drives, Norteamérica

In the current situation, where we’re having so many issues with grids, brownouts, and now data centers wanting to take the load, I think there should be a renewed focus on putting drives out there to really reduce the stress on the grid and improve energy savings.

Michael Reckamp, director de estrategia empresarial para Danfoss Drives, Norteamérica