Resumen final del resultados del Proyecto

TEFLON-CM  Y2018/EMT-4892
Proyecto Sinérgico de la Comunidad de Madrid 
TELEALIMENTACIÓN FOTOVOLTAICA POR FIBRA ÓPTICA PARA MEDIDA Y CONTROL EN ENTORNOS EXTREMOS

Transmisión de energía por fibra para alimentar circuitos electrónicos en entornos extremos

El proyecto TEFLON-CM finalizó con éxito el pasado 30 de Junio de 2022. Este proyecto ha abordado el diseño, fabricación y caracterización de sistemas de telealimentación fotovoltaica por fibra óptica para medida y control en entornos extremos. El proyecto ha encarado  tanto el diseño y construcción de sistemas, como el diseño y fabricación de dispositivos semiconductores, los convertidores fotovoltaicos, con unas características únicas en el mundo. En síntesis, el proyecto TEFLÓN-CM se ha desarrollado de manera acorde a lo planteado en la memoria de solicitud.


En el Objetivo 1 se han modelado, fabricado y caracterizado convertidores fotovoltaicos de GaAs (primera ventana) de triple unión con una eficiencia del 69% para una potencia entregada de 1,41 W a una tensión de 3,6 V, lo que sobrepasa el objetivo previsto del 65% para una potencia entregada de 0,5 a 3 W. La eficiencia que hemos logrado constituye un récord mundial de eficiencia para convertidores multiunión bajo luz monocromática. Adicionalmente, hemos fabricado convertidores completos incluyendo su encapsulado y conectorización para incluirlos en los sistemas del Objetivo 3. También hemos desarrollado nuestros primeros convertidores monounión basados en InP (tercera ventana) con eficiencias entre el 25 y0 el 30%, que son valores notables y similares a los que tienen los convertidores comerciales de tercera ventana. 

 

En cuanto al Objetivo 2, se ha logrado alcanzar el 62% de eficiencia en transmisión de la fibra óptica que supone pérdidas en torno a 2 dB en 400 m a 808 nm con las fibras de salto de índice FG200UCC (200/240 μm) con pérdidas medidas en el rango de 2.54 dB/km, AFS200 (200/220 mm), y de índice gradual OM1 (62.5/125 μm). En el caso de la transmisión con eficiencias del 62% a 5 km, se ha logrado enviando la energía a 1480 nm y diseños optimizados. En concreto para fibras SMF para potencias de inyección en el entorno de 2,5 W con penalizaciones por SRS inferiores al 1% para láseres de alta potencia (HPL) con anchuras de línea de 2 nm. Además, se ha evaluado el impacto de las no linealidades tales como SRS, SBS, SPM y XPM, tanto en fibras SMF como multinúcleo. En el caso de la integración de datos en tercera ventana a 1550 nm se mantiene la eficiencia y se ha demostrado por primera vez el impacto de la transferencia de ruido del HPL en entornos compartidos en la calidad de la señal y, por tanto, se han cumplido tanto los hitos como resultados esperados en este objetivo. 


En relación con el Objetivo 3, se ha desarrollado un sistema de telealimentación para la primera ventana de transmisión capaz de suministrar a la unidad remota una potencia eléctrica de 669 mW (cuando el objetivo propuesto era 500 mW) a distancias de 400 m con integración de datos que incorporaba los convertidores fotovoltaicos fabricados en el Objetivo 1, siendo la máxima distancia de alimentación jamás conseguida con estas fibras. Adicionalmente, se desarrolló un sistema de telealimentación capaz de suministrar a la unidad remota una potencia eléctrica de 282 mW (cuando el objetivo propuesto era 250 mW) a distancias de 5 km con integración de datos en el sistema completo trabajando en la tercera ventana de la fibra óptica. 


En cuanto a los contactos con las empresas asociadas al proyecto han sido fructíferos. En el caso de Tecnalia Ventures, nos ha puesto en contacto con numerosas empresas interesadas. El caso de mayor éxito fue el del control en atmósferas explosivas. En concreto, Tecnalia involucró a la compañía Fidegas, que nos envió un sensor de oxígeno comercial con una adaptación que permitía su alimentación a 3 V, y al que el GDAFUC3M acopló un sistema de telealimentación que integraba un convertidor fotovoltaico fabricado por el GS35UPM con una electrónica de acondicionamiento diseñada por GDAFUC3M en recepción. El sistema de telealimentación fue capaz de operar perfectamente el sensor de oxígeno. Actualmente, estamos definiendo junto con Fidegas y Tecnalia el documento “Análisis de uso de la tecnología “power by light” aplicada a los sistemas de detección de gas con vistas a una colaboración conjunta. Así mismo se han mantenido múltiples reuniones y contactos con las empresas REE y Airbus, identificando posibles aplicaciones en el entorno de aplicaciones IoT en torres de alta tensión o en la alimentación de antenas de pico de ala en aviones, si bien no han fructificado en contratos o actividades específicos, que se espera que puedan cristalizar en el futuro.


En lo que respecta a artículos, presentaciones en congresos, tesis, estancias, actividades de divulgación, etc. sobrepasan todos los indicadores previstos inicialmente. En concreto, hemos publicado 15 artículos del Q1 (frente a los 35 previstos), entre los que merece la pena destacar el Review Publicado en la revista Joule que tiene un factor de impacto de 41,248 (superior la mayoría de las revistas “Nature”). Hemos tenido 23 contribuciones en congresos y conferencias (frente a los 915 previstos) de las que 3 han recibido premio y de las que 5 fueron conferencias invitadas. Se han presentado 5 tesis doctorales (frente a las 4 previstas) y hay otra que está en fase de escritura y que se presentará a principios de 2023. Además, se han defendido 8 Trabajos Fin de Máster (Master thesis), dos de los cuales han iniciado una tesis doctoral. 


Las actividades de difusión al público general han sido muy frecuentes para mostrar la capacidad de desarrollo tecnológico existente en la Comunidad de Madrid. Finalmente, pero no menos importante, la interacción y colaboración entre los dos grupos participantes, el GS35UPM y el GDAFUC3M, ha sido muy fructífera y ha hecho que conozcamos mucho mejor nuestras capacidades sinérgicas que nos animan a abordar retos futuros conjuntamente.
 

 

gallery/converterlarge

Novedades