Cómo la industria de la electrónica enfrenta el desafío de nuevas fuentes de energía alternativa.
Con los mercados de energía mundiales en agitación, la energía alternativa (tema que ha estado relativamente candente durante varios años) repentinamente ha quedado en el centro de atención. Con las situaciones geopolíticas mundiales que desestabilizan el mercado de combustibles fósiles para muchos países, las empresas de energía y los consumidores del sector buscan soluciones para enfrentar los desafíos relacionados con la sostenibilidad, los precios y el suministro. En este artículo, analizaremos el panorama de la energía alternativa, hablaremos sobre algunas de las megatendencias que impulsan el cambio en el mercado de la energía, exploraremos las fuentes de energía alternativa y hablaremos cómo las empresas en el mercado de semiconductores desarrollan tecnología para satisfacer la demanda de soluciones de energía alternativa.
¿Por qué energía alternativa? ¿Por qué no?
La energía alternativa tiene mayoritariamente sus raíces en un deseo de alejarse de los combustibles fósiles. Este ímpetu está impulsado principalmente por los impactos en el clima de las fuentes de combustibles fósiles tradicionales. A medida que los climas extremos se vuelven más radicales en todo el mundo, la energía alternativa se considera como solución potencial (y ciertamente parcial) para ayudar a compensar el daño de la producción y la quema de combustibles fósiles.
Junto con un crecimiento generalizado en productos eléctricos de alta capacidad y de alto consumo (como vehículos eléctricos y centros de datos), existe una presión creciente por encontrar fuentes de energía adicionales y alternativas para ayudar a alimentar estos demandantes productos.
¿Qué es energía alternativa y cuáles son las fuentes de energía alternativa comunes?
El término por sí mismo, “energía alternativa” podría parecer ambiguo, pero su definición es muy sucinta. La energía alternativa es simplemente una fuente de energía que no agota los recursos naturales ni causa daño al medio ambiente. Algunas personas lo simplificarían aún más para expresar que la energía alternativa es una fuente de energía que no usa combustibles fósiles. También existe desacuerdo sobre si la energía nuclear califica como fuente de energía alternativa. Para fines de este artículo, sugeriremos que no lo es, ya que requiere la extracción y el uso de materiales nucleares raros.
Así que, ¿cuáles son las fuentes de energía alternativa comunes? Las más usadas hoy en día provienen de tres fuerzas naturales que producen cantidades significativas de energía: el viento, el sol y el mar. La producción de energía eólica, solar e hidroeléctrica ha experimentado un enorme crecimiento, especialmente en el mercado de consumo. De acuerdo con la Agencia Internacional de la Energía, la cantidad de electricidad que produjo la energía eólica aumentó en 17 % en 2021, lo que fue un crecimiento 45 % mayor que el del año anterior. Al mismo tiempo, la energía hidroeléctrica también experimenta un crecimiento significativo y se espera que crezca hasta un 17 % para 2030. Si bien la energía hidroeléctrica tradicional (el tipo que se genera a partir del agua almacenada en lagos y embalses que se libera a través de turbinas para crear electricidad) es el tipo más común de energía hidroeléctrica, la energía mareomotriz también gana terreno como fuente de energía alternativa. Al aprovechar la energía que se crea a través del oleaje natural del océano, así como de las corrientes oceánicas naturales, esta fuente de energía alternativa tiene un potencial significativo para ayudar a compensar la dependencia del mundo de los combustibles fósiles.
La bioenergía es otra fuente de energía alternativa emergente. Las tecnologías de bioenergía esencialmente permiten el uso de biorresiduos (como los residuos de la cosecha, residuos forestales, residuos de madera urbanos y residuos alimentarios) como fuente de energía. Este tipo de material se puede usar para hacer funcionar automóviles y camiones, crear bioproductos, e incluso como fuente de generación de energía. Un estudio del Departamento de Energía de EE. UU. sugiere que para 2040 EE. UU. podría producir hasta mil millones de toneladas secas de recursos de biomasa no alimentaria cada año, mientras aún se satisfacen las demandas de alimento para los seres humanos y el ganado.
La energía alternativa y la industria de semiconductores
Uno de los desafíos de la energía alternativa es que la cantidad de energía que se produce no es tan instantánea ni potente como la de las fuentes de energía tradicionales. Para decirlo de manera sucinta, la calidad de la energía no es siempre estable. Sin embargo, los avances en la industria de semiconductores permiten el uso de una nueva generación de fuentes de energía alternativa y capacidades de producción que abrirán la puerta a estas soluciones de energía alternativa.
Uno de los principales impulsores de tecnología para la energía alternativa es el uso de material semiconductor de banda alta prohibida en productos de energía, específicamente el carburo de silicio (SiC). Como material semiconductor, el SiC tiene la capacidad única de manejar cargas de energía de alta tensión y alta frecuencia, mientras mantiene energía limpia confiable con mínimas pérdidas. Como tal, el SiC ha encontrado un uso en los sistemas de energía alternativa para ayudar a conservar la energía que se genera y a transmitir de manera confiable la energía de un dispositivo a otro. Un ejemplo es el MOSFET C3M0015065K de Wolfspeed. Este discreto MOSFET de SiC tiene resistencias en conducción y pérdidas de conmutación extremadamente bajas, lo que lo hace ideal para sistemas de almacenamiento de energía.
Otros materiales de banda ancha prohibida, como el nitruro de galio (GaN) también han ganado popularidad para su uso en aplicaciones de energía alternativa. Fabricantes como Infineon, Littelfuse, Microchip y Nexperia han ampliado sus carteras de energía y han realizado importantes inversiones en semiconductores de banda ancha prohibida.
La oportunidad sigue
Con la dinámica mundial en conste cambio y la rápida llegada de una nueva era de vehículos eléctricos, las oportunidades para nuevas fuentes de energía alternativa siguen siendo ilimitadas. Gracias a los avances en semiconductores y a la proliferación de materiales de banda ancha prohibida, la industria de la electrónica seguirá evolucionando para enfrentar los próximos desafíos.
