Ultimos avances en sistemas de baterías de iones de litio (LIB) y propulsión independiente del aire (AIP) para submarinos convencionales.
El objetivo es dotar a los submarinos modernos de la máxima movilidad táctica, reduciendo al mismo tiempo la tasa de indiscreción y aumentando la autonomía sumergida para hacer frente a las amenazas de guerra antisubmarina (ASW) multidominio. Este artículo también examina los últimos logros de los sistemas de propulsión independientes del aire (AIP), que contribuyen a ampliar el alcance y la autonomía submarina a bajas velocidades.
La mayor densidad energética volumétrica y gravimétrica son ventajas que ofrece la tecnología de iones de litio frente a las baterías de plomo-ácido con el mismo volumen. Otra ventaja importante de las LIB es que permiten un mayor aprovechamiento de la capacidad a bordo de un buque, lo que ya genera una mayor autonomía sumergida. Además, se cargan más rápidamente, lo que supone una reducción del tiempo que el submarino debe utilizar su fuente de energía primaria. También tienen la capacidad de alcanzar la velocidad máxima sin importar el estado de carga de la batería. Por último, pueden seguir desarrollándose con el tiempo y aumentar sus prestaciones, como vemos hoy en el mundo de la e-movilidad. Sin embargo, estas ventajas vienen acompañadas de problemas de seguridad que afectan a la tecnología y que requieren amplias soluciones de salvaguardia para el entorno submarino en general.
Alemania
La empresa thyssenkrupp Marine Systems (tkMS) ha alcanzado el hito de la fase de producción en serie -que se pondrá en marcha en 2024- de su pila de combustible de 4ª generación (FC4G), también conocida como pila de combustible submarina avanzada (ASFC). Esta última aprovecha los conocimientos técnicos acumulados en más de 30 años de desarrollo de la tecnología de pilas de combustible (FC), con sistemas contratados o en uso con nueve clientes, que suman aproximadamente 50 submarinos en todo el mundo. ESD entiende que esta cifra de nueve usuarios se refiere a los ocho usuarios de la actual generación de ASFC de tkMS, entre los que se encuentran Alemania, Italia, Portugal, Grecia, República de Corea, Turquía, Singapur e Israel, mientras que se espera que el noveno sea Noruega, que junto con Alemania, ha adjudicado a tkMS el contrato conjunto para el suministro de los nuevos barcos U212CD.
El ASFC es un sistema AIP de nueva generación y alto rendimiento de 320 kW (como línea de base) que se caracteriza por su alta eficiencia y fiabilidad gracias a la avanzada tecnología de pila de combustible de membrana electrolítica de polímero (PEM) y a un diseño tolerante a fallos. Estas características, además de una mayor facilidad de mantenimiento gracias a la construcción modular, la fácil accesibilidad y la sustitución en caliente de los módulos de FC defectuosos mediante repuestos a bordo durante una misión, aumentan notablemente la disponibilidad operativa, ya que los submarinos no necesitan volver al puerto de origen, explicó tkMS. El ASFC también requiere sólo moderados esfuerzos de integración debido a la reutilización de muchos componentes existentes, añadió la empresa alemana.
En 2024, tkMS iniciará la producción en serie de su pila de combustible de cuarta generación (FC4G), también conocida como pila de combustible submarina avanzada (ASFC). Crédito: tkMS |
La ASFC es el resultado de un programa de desarrollo financiado internamente que comenzó en 2014, con el objetivo de registrar la fabricación de un demostrador funcional en 2016 en su laboratorio de pruebas del astillero de Kiel, además de las pruebas del primer prototipo de sistema de línea FC en 2019 y la disponibilidad del primer módulo de producción en serie en 2022. Con el fin de cualificar el sistema para su integración y funcionamiento en submarinos, la sociedad internacional de clasificación DNV ha supervisado el proceso de diseño y ha certificado la seguridad del sistema actuando como tercera parte independiente. La empresa sigue realizando pruebas de resistencia para garantizar la disponibilidad del ASFC. Paralelamente, tkMS ha realizado importantes inversiones en su propio centro especializado de producción de pilas de combustible, también en el astillero de Kiel, con una nueva línea de producción ampliada que se completará a finales de 2023.
Basada en la última tecnología PEM y en pilas de combustible desarrolladas y producidas por tkMS con ensamblaje de electrodos de membrana suministrados por diferentes proveedores de componentes, la ASFC de nueva generación funciona alimentando la pila con oxígeno líquido (LOX) e hidrógeno de alta pureza, generando electricidad. El oxígeno se almacena a bordo en forma líquida, mientras que el hidrógeno se almacena en cilindros de hidruro metálico. Aparte de la electricidad, el único subproducto de la reacción es agua pura, que puede almacenarse a bordo como lastre y bombearse por la borda cuando sea necesario.
El nuevo ASFC se basa en un FC Stack básico de 40 kW de diseño sencillo y rentable con una larga vida útil, dos de los cuales se integran juntos en el denominado «sistema de línea». Éste incluye el equipo de humidificación y recirculación de gases, mientras que el conjunto ASFC se compone de hasta cuatro sistemas de línea FC para un total de 320 kW, lo que proporciona un sistema silencioso, seguro, fiable y compacto, independiente de la profundidad de inmersión y con un consumo de oxígeno muy bajo, según tkMS.
El sistema ASFC se integra con un fiable paquete de baterías de iones de litio de alta energía ofrecido por la misma empresa, que permite aumentar sustancialmente la autonomía y la velocidad en inmersión. La empresa alemana, junto con la francesa Saft, ha finalizado el desarrollo conjunto de un sistema LIB para la clase de submarinos U212A. Esto se basa en un contrato de I + D firmado con la agencia de adquisiciones alemana BAAINBw en 2017, que vio prototipos listos para las pruebas en noviembre de 2021, seguido de la finalización del proyecto en 2022, con la primera instalación prevista para 2023.
La homologación se ha llevado a cabo con éxito en colaboración con BAAINBw. Aparte de las pruebas habituales que incluyen pruebas de choque, EMC, magnéticas, ambientales y similares, el sistema se ha sometido a pruebas exhaustivas, acumulando más de 30.000 horas de funcionamiento. Las normas de seguridad han sido certificadas oficialmente por TÜV Rheinland, una institución internacional de pruebas y cualificación. Además, las baterías se han sometido a diversas pruebas para demostrar que superan todas las normas de seguridad necesarias.
Francia
El Grupo Naval francés ofrece un sistema LIB completo para submarinos convencionales, que responde a las últimas necesidades operativas. Según Naval Group, el objetivo es dotar a los submarinos modernos de la máxima movilidad táctica, reduciendo al mismo tiempo la tasa de indiscreción y aumentando la autonomía sumergida para hacer frente a las amenazas ASW tanto aéreas como de superficie. La batería sigue siendo la principal fuente de energía de los submarinos convencionales; las ventajas operativas de la LIB ya superan a las de las baterías de plomo-ácido, y se prevé que sigan evolucionando con el tiempo. El constructor naval lleva desde 2006 estudiando la integración de esta tecnología a bordo de submarinos, en particular de la clase Scorpène y, más adelante, de la versión con propulsión convencional del submarino nuclear de ataque de la clase Suffren, garantizando la seguridad y cumpliendo los requisitos operativos.
Tras un estudio de viabilidad técnica finalizado en 2013, Naval Group fue seleccionado y se asoció para el desarrollo del sistema LIB con la empresa francesa Saft en 2016, con la premisa de la seguridad, asociada en este caso a la madurez y la industrialización, además de una trayectoria y experiencia en sistemas de baterías. En relación con esta selección, se tuvo que llevar a cabo la cualificación electrónica, mecánica y térmica para garantizar su integración con éxito a bordo de un submarino. En 2019, se calificó una primera versión del sistema y, en 2020, se integró un sistema LIB en un entorno representativo de un submarino con el nivel de preparación adecuado.
La LIB cumple las normas técnicas del Grupo Naval para el diseño de submarinos y la construcción naval, incluidas las estrictas exigencias de seguridad nuclear y las normas de seguridad en inmersión. El sistema también cumple todas las normas internacionales asociadas a los sistemas eléctricos, como la IEC entre otras, afirma Naval Group. Este último está hoy listo para integrar esta tecnología a bordo de un submarino, centrándose en la mejora continua para aprovechar todas las ventajas que esta tecnología puede ofrecer.
Italia
En el marco del programa de submarinos AIP U212 NFS (Near Future Submarine), en febrero de 2021, la Organisation Conjointe de Coopération en matière d'ARmement
(OCCAR) adjudicó a Fincantieri un contrato para el desarrollo, la construcción, el apoyo inicial durante los cinco primeros años y el apoyo logístico integrado de las dos primeras embarcaciones hasta su entrega, respectivamente en diciembre de 2027 y enero de 2029. El mismo contrato incluye también el desarrollo y la producción de un nuevo centro de formación y el desarrollo de una nueva LIB por parte de la industria nacional. La construcción del primer barco se inició en enero de 2022 y la del segundo en junio de 2023. Ese mismo mes, el Parlamento italiano también aprobó los planes de adquisición de la tercera y cuarta embarcaciones. La opción de contrato para la adquisición del tercer submarino se ejerció en julio de 2023.
Basándose en la exitosa experiencia operativa e industrial desarrollada en el marco del programa conjunto U212A con Alemania y en el estricto calendario para reemplazar el primer lote de dos barcos de la clase Sauro, la Marina y el Ministerio de Defensa italianos decidieron desarrollar y poner en servicio un barco de diseño U212A evolucionado. Este se caracterizará por un alto grado de contribución nacional, incluido el sistema integrado de control de plataforma (IPCS), el conjunto de gestión de combate, el paquete de armamento y el LIB de nueva generación.
Este último desarrollo se inició oficialmente en 2015 a través de diferentes programas de investigación nacionales posteriores, destinados a definir la tecnología más adecuada, eligiendo el fosfato de hierro y litio (LiFePO4) como el compuesto químico más idóneo para garantizar la seguridad. Los resultados de los programas de investigación se han integrado en el programa de desarrollo de la LIB, como parte del contrato del programa U212 NFS firmado en 2021. Bajo el control y el apoyo de la OCCAR y de expertos de la Marina italiana, el equipo industrial nacional, que incluye la empresa FIB-FAAM (grupo Seri Industrial), la empresa conjunta Power4Future entre Fincantieri SI y Faist Electronics y la empresa Cetena de Fincantieri, finalizó el diseño de todo el sistema de baterías, bajo la supervisión de TÜV Rheinland. Esta última es responsable del control y la validación de todo el proceso de desarrollo y cualificación.
En el verano de 2023, los prototipos de hardware y software y la maqueta funcional debían estar disponibles para las actividades de producción, ensayo y certificación, con el objetivo de completar la fase de desarrollo a finales de 2023. OCCAR, el Ministerio de Defensa italiano y la Armada tienen previsto revisar positivamente y dar luz verde a la fase 2 de seguimiento a principios de 2024, durante la cual el sistema LIB completo superará la calificación de laboratorio de pruebas de batería en tierra antes de su instalación a bordo de la primera embarcación de su clase para las pruebas en puerto y en el mar.
El nuevo sistema de almacenamiento y gestión de energía se ha desarrollado para utilizar el mismo compartimento dedicado y las mismas interfaces empleadas en las embarcaciones U212A en servicio, lo que permitirá instalar el sistema a bordo de estos últimos submarinos durante las actualizaciones de mitad de vida, ampliando su ciclo de vida y aportando ventajas operativas. Mientras que las embarcaciones U212 NFS contratadas mantienen el mismo AIP FC de tkMS/Siemens utilizado en los submarinos de la clase U212A, Fincantieri está trabajando en un AIP FC de nueva generación, basado en tecnologías nacionales y desarrollos de la industria. Como contratista principal, integrador de toda la plataforma y constructor naval del nuevo U212 NFS, Fincantieri sigue desarrollando nuevas tecnologías y equipos para aplicaciones submarinas y subacuáticas. Entre ellas, las actividades de I+D en propulsión y almacenamiento de energía que se pondrán en marcha incluyen nanomateriales para la generación de hidrógeno y un nuevo sistema de distribución eléctrica, además de las LIB y el FC AIP de nueva generación, tal y como se implementó a bordo de la plataforma naval Zeus para las pruebas de propulsión de emisiones cero.
España
A finales de marzo de 2023, el primer submarino de su clase Issac-Peral AIP, desarrollado y construido por Navantia dentro del programa de construcción naval de la clase S-80 Plus, realizó con éxito su primera inmersión estática como parte del programa de pruebas que continuará hasta su entrega a la Armada Española, prevista para noviembre de 2023. La plataforma de la clase S-80 Plus ha sido diseñada con una planta propulsora que incluye un sistema FC AIP de 300 kW y el conjunto Bio-Ethanol Stealth Technology (BEST).
Desarrollado por Navantia en colaboración con la Armada Española, las empresas españolas Abengoa y Bionet, así como la estadounidense Collins Aerospace, el nuevo FC AIP se alimenta con hidrógeno producido a bordo mediante un reformador de bioetanol a partir de bioetanol agrícola, fácilmente disponible en todo el mundo. El procesador de bioetanol miniaturizado de alta eficiencia térmica desarrollado por Abengoa se alimenta con combustible de bioetanol y oxígeno, ambos almacenados a bordo en forma líquida, generando hidrógeno y dióxido de carbono como subproductos. El hidrógeno resultante, junto con el oxígeno, se introducen en las FC PEM suministradas por Collins Aerospace. Estas últimas pilas de células están formadas por placas bipolares porosas para la gestión pasiva del agua y la humidificación continua de la membrana. Según Navantia, esto significa que no hay necesidad de un sistema de humidificación o de eliminación de agua líquida. Esto simplifica el diseño de la pila de combustible y proporciona el doble de vida útil en comparación con el estándar del mercado que funciona con gasolina reformada y oxígeno puro, afirmó la empresa. Sin embargo, el proceso de reformado del bioetanol produce una corriente de dióxido de carbono y otros gases altamente concentrados, que se gestionan mediante el sistema de eliminación de dióxido de carbono desarrollado por Bionet, en colaboración con Navantia. Este sistema disuelve los subproductos gaseosos en agua de mar, que luego puede bombearse por la borda en forma líquida en lugar de ventearse directamente en forma gaseosa, con lo que no se delata la posición del submarino.
Las capacidades de la AIP «BEST» se han demostrado con pruebas a largo plazo y perfiles de misiones operativas en una instalación terrestre específica en el astillero de Cartagena. El conjunto está alojado en la sección del casco de los barcos de la clase S-80 Plus, e incluye la central eléctrica y los auxiliares del AIP totalmente automatizados en la cubierta superior y los tanques estructurales para el bioetanol y el tanque único de LOX, que puede repostarse a través de una escotilla logística en el compartimento inferior. Estas actividades han confirmado una resistencia sumergida de hasta tres semanas, siendo plenamente operativo en toda la gama de profundidades de la plataforma, desde ambientes tropicales a subárticos. El nuevo AIP ha sido diseñado para no tener que sustituir componentes importantes entre revisiones (seis años y más de 5.000 horas), mientras que los componentes pueden cargarse o sustituirse a través de la escotilla logística, según Navantia.
La primera plataforma de esta clase que se equipará con el AIP «BEST» será el tercer barco, cuya entrega está prevista para principios de 2026. La primera y la segunda plataforma se completaron con la sección AIP equipada con los tanques inferiores y otros sistemas, pero no con el conjunto AIP, cuyos componentes se cargarán y ensamblarán a través de la escotilla logística durante la primera gran revisión de los barcos.
Suecia
El motor Stirling de Saab Kockums es uno de los sistemas AIP más probados, ya que se viene desarrollando y probando desde los años 70 y está operativo en submarinos desde 1989. El Stirling es un motor de combustión externa autónomo que funciona con un ciclo termodinámico regenerativo cerrado. El gasóleo estándar bajo en azufre de los tanques de a bordo y el LOX, también almacenado en tanques, se mezclan en un quemador de alta temperatura para generar temperaturas de unos 750 °C. Esto actúa como fuente de calor para el motor, provocando la expansión del helio almacenado en una cámara sellada, con el gas siendo impulsado a través de una secuencia repetitiva de cambios termodinámicos. Al expandir el helio para que empuje contra un pistón y luego arrastrar el gas a una cámara de refrigeración separada para su posterior compresión, el calor de la combustión externa de gasóleo y oxígeno puede convertirse en trabajo. Éste, a su vez, puede convertirse en energía eléctrica mediante un generador de corriente continua, que carga la batería. Se sabe que el motor Stirling funciona a una presión de 20 bares, lo que limita la profundidad máxima del submarino a 200 m, a menos que se utilice un sistema intensificador de los gases de escape para operaciones a mayor profundidad.
Cada motor Stirling puede producir 75 kW de energía, con dos o más instalados en cada submarino en módulos AIP completos insonorizados y con suspensión de caucho, incluido el tanque de oxígeno y los auxiliares. Esto ofrece redundancia y puede mantenerse en el mar. La disponibilidad operativa del submarino puede restablecerse en pocas horas, reponiendo el combustible y el LOX (incluso en el mar), lo que, según se informa, da a la plataforma submarina capacidad para más de dos semanas de funcionamiento AIP a una velocidad de 5 nudos sin necesidad de esnifar (también conocido como snorkel). Esto ha contribuido al éxito internacional del Stirling AIP, que no sólo equipa buques de la Armada sueca, sino también los submarinos modernizados de la clase Archer entregados a la Armada de la República de Singapur. También fue seleccionado por el Ministerio de Defensa japonés y Kawasaki Heavy Industries lo fabrica bajo licencia local para equipar los submarinos de la clase Soryu de la Fuerza de Autodefensa Marítima de Japón (JMSDF), operativos desde 2009.
El motor Stirling es un sistema AIP de eficacia probada, adecuado para el mantenimiento en el mar. Sus suministros de combustible y LOX pueden reponerse en pocas horas. Crédito: Saab |
A partir del programa de actualización posterior a la mitad de la vida útil de los barcos de la clase Gotland, los submarinos suecos están equipados con la última generación de módulos AIP Stirling de Saab Kockums. Este último equipa los submarinos A26 AIP de la clase Blekinge más recientes de la Armada sueca, en los que el sistema completo de propulsión y energía está optimizado para operaciones encubiertas. La última iteración del Stirling también se está promocionando como equipo de base para las plataformas de la familia A26 Pelagic/Oceanic que se están proponiendo en el mercado de exportación. Los módulos Stirling AIP de última generación aportan una serie de mejoras, entre ellas una reducción del volumen total y más energía por unidad de volumen, gracias a la mejora del embalaje y a los componentes compartidos. A esto se añade una mayor eficiencia operativa gracias a un sistema de recuperación de calor mejorado, un sistema de escape perfeccionado que permite inmersiones más profundas y un nuevo sistema de control, que en conjunto se traducen en una mayor resistencia operativa bajo el agua.
Junto a estos desarrollos, Saab Kockums, junto con las empresas australiana PMB Defence y holandesa EST-Floattech, ha completado un proyecto para desarrollar una LIB apta para su instalación en submarinos convencionales. El proyecto fue financiado por la agencia sueca de adquisiciones FMV,
India
En junio de 2023, la Organización de Investigación y Desarrollo para la Defensa de la India (DRDO) y el grupo Larsen & Toubro (L&T) formaron una alianza para desarrollar y producir un sistema AIP autóctono para los submarinos de la Armada india. La empresa L&T es la receptora de la transferencia de tecnología (ToT) del sistema AIP de pila de combustible de ácido fosfórico (PAFC) desarrollado por el Laboratorio Naval de Investigación de Materiales (NMRL) de la DRDO india. Esta tecnología se ha desarrollado con éxito con el apoyo de los socios industriales L&T y Thermax y, según la DRDO, ha alcanzado la fase de madurez para su montaje a bordo de plataformas selectas.
En junio de 2023, la DRDO india y el grupo Larsen & Toubro formaron una asociación para desarrollar y producir el sistema AIP de pila de combustible de ácido fosfórico (PAFC) desarrollado por el Laboratorio de Investigación de Materiales Navales de la DRDO para equipar submarinos de la Armada india. Crédito: DRDO
Según el comunicado de prensa conjunto, en el marco de esta colaboración se están desarrollando dos módulos del sistema AIP para los submarinos de la clase Kalvari. Estos últimos han sido construidos localmente por el astillero Mazagon Dock Limited (MDL) junto con el Grupo Naval Francés, que proporcionó la transferencia de tecnología y el apoyo para la construcción local del diseño del submarino Scorpène. En enero de 2023, se firmó un acuerdo entre altos cargos de NMRL y Naval Group France para ampliar la cooperación, entrando en la fase de diseño detallado para la integración del sistema PAFC AIP desarrollado por NMRL para los submarinos de la clase Kalvari. Como parte del acuerdo, Naval Group France certificará el diseño del AIP para su integración en los submarinos. En julio de 2023, el Ministerio de Defensa indio anunció la aprobación de la adquisición de otros tres submarinos Scorpène, además de los seis contratados, cinco de los cuales ya están en servicio y el sexto entrará en servicio en 2024.
Japón
El Ministerio de Defensa japonés y la JMSDF han sido pioneros mundiales en el desarrollo de una solución LIB y su primera aplicación operativa. Durante años, la JMSDF también ha evaluado el motor Stirling de Saab Kockums a bordo de su barco de entrenamiento como sistema AIP para sus últimas plataformas submarinas, antes de equipar su clase Soryu con el nuevo sistema. El Ministerio de Defensa japonés introdujo los LIB a bordo de sus submarinos tras un largo periodo de desarrollo y pruebas, que comenzó en 2002.
GS Yuasa Technology Corporation (GYT) y Mitsubishi Heavy Industries (MHI) firmaron en 2015 un contrato con la Agencia de Adquisición, Tecnología y Logística (ATLA) del Ministerio de Defensa de Japón para el suministro de un sistema completo de baterías de litio, que incluía la gestión de la batería de almacenamiento principal y el dispositivo de control de seguridad para submarinos. GYT comenzó la producción en masa de baterías LIB en marzo de 2017 y las entregó a MHI en agosto de 2018. El primer submarino de la clase Soryu equipado con las LIB fue el Oryu (undécimo barco de la clase), con el sistema de almacenamiento de la batería principal y de gestión de la batería integrado en el submarino a partir del verano de 2019. Con su sistema AIP de base basado en motores Stirling, el barco entró en servicio en marzo de 2020, convirtiéndose la JMSDF en la primera Armada del mundo en utilizar un submarino equipado con LIBs.
El último (y segundo) barco de la clase Soryu equipado de forma similar entró en servicio en marzo de 2021. Entretanto, desde mediados de la década de 2000, el Ministerio de Defensa japonés y la JMSDF han estado estudiando una nueva generación de submarinos equipados exclusivamente con LIB. Esto allanó el camino para las plataformas de la clase Taigei, cuyo primer buque de su clase entró en servicio en marzo de 2022, y ahora se utiliza como plataforma de pruebas.
Con las mismas dimensiones, pero con un desplazamiento ligeramente superior al de la clase Soryu, la nueva y más sigilosa clase Taigei está equipada con un sistema de combate y un conjunto de sonares más capaces, junto a una planta propulsora con un nuevo sistema de generación de energía equipado con snorkel y un sistema de almacenamiento y gestión de energía más potente.
Al parecer, el nuevo sistema de almacenamiento y gestión de energía, basado en el mismo diseño que el de la clase Soryu y dotado de un número no revelado de baterías superior al de la clase anterior, según fuentes periodísticas locales, proporciona una mayor resistencia a velocidades más elevadas, lo que permite a los buques patrullar las vastas aguas que rodean Japón con mayor rapidez que sus predecesores. Según una presentación de la UDT de 2017 facilitada por un antiguo comandante de la Fuerza de Submarinos de la Flota de la JMSDF, la JMSDF ha estado recibiendo baterías de tipo litio níquel cobalto óxido de aluminio (Li-NCA) ya suministradas por GYT para los submarinos de la clase Soryu, aunque no se ha publicado ninguna declaración oficial.
Un documento fechado en diciembre de 2020 y elaborado conjuntamente por GYT y MHI, ofrece una visión general del desarrollo de las LIB, refiriéndose a ellas como del tipo de óxido de litio cobalto. Los resultados publicados en la presentación del informe de 2022 de GYT señalaban el «suministro (de) productos de prueba de baterías de iones de litio para submarinos de nueva generación», lo que se entiende que se refiere a baterías nuevas o más capaces de proporcionar energía y resistencia adicionales.
Corea del Sur
El 30 de marzo de 2023, la DAPA (Administración del Programa de Adquisiciones de Defensa) de Corea del Sur celebró la ceremonia de colocación de la quilla del primer submarino KSS-III Batch II en los astilleros de Okpo de Hanwha Ocean (antes Daewoo shipbuilding & Marine Engineering, DSME). Las embarcaciones KSS-III Batch II son la segunda generación de la clase de submarinos AIP de 3.000 toneladas diseñados y construidos localmente, y que difieren de los Batch I (primera generación). Las embarcaciones del Lote II tienen un casco más largo (5,8 m) y un desplazamiento más pesado (3.600 toneladas) con una firma acústica reducida, junto con una planta de propulsión más capaz con mayor resistencia, junto con sensores submarinos de mayor alcance de detección y una capacidad de ataque de precisión ampliada, con 10 células de lanzamiento vertical frente a las seis de la primera generación.
Los submarinos del lote II del KSS-III están equipados con una planta de propulsión AIP basada en motores diésel MTU12V4000U83, una AIP FC PEM (ya instalada en los barcos del lote I) y, por primera vez, un sistema LIB. No se ha facilitado información sobre el AIP FC, pero según informan los medios de comunicación locales, los barcos del programa KSS-III están equipados con un AIP de desarrollo local basado en cuatro pilas de combustible PEM suministradas por Bumhan Industries. Cada una de ellas genera 150 kW, alimentadas con oxígeno (almacenado como LOX) e hidrógeno puro (almacenado en cilindros de hidruro metálico). En 2019, la DAPA de Corea del Sur eligió a Hanwha Defense como proveedor de LIB para el programa de submarinos KSS-III Lote II. Estas últimas superaron rigurosas pruebas en condiciones extremas de exposición y supresión de incendios, inmersión en agua salada, cortocircuitos, golpes, compatibilidad electromagnética (EMC), interferencias electromagnéticas (EMI) y calor, mientras que las demostraciones a escala real (grupo de baterías) se llevaron a cabo en un centro de pruebas dedicado en tierra. Las células proceden de Samsung SDI y se basan en tecnología comercial, similar a la de las baterías de los teléfonos móviles.
La nueva tecnología de baterías mejorará la eficiencia energética, ofreciendo una mayor densidad de energía, duración de la batería y resistencia bajo el agua en comparación con la tecnología anterior de baterías de plomo-ácido. Según los informes, las baterías de iones de litio de Hanwha Defense proporcionan un 160% más de resistencia (mayor rendimiento) a velocidad económica y un 300% más de resistencia a velocidad máxima. Las baterías de iones de litio también proporcionan el doble de ciclos de carga (hasta 4.000 ciclos, o aproximadamente 10 años de vida operativa) en comparación con las baterías de plomo-ácido. El primer barco KSS-III Lote II se botará en 2025.
Tras un par de años de pruebas, su entrega a la Armada de la República de Corea está prevista actualmente para 2027. En febrero de 2022, la Agencia Surcoreana para el Desarrollo de la Defensa (ADD) anunció el desarrollo de una planta de reformado de metanol para pilas de combustible de submarinos, que puede mejorar el rendimiento sumergido mediante la producción de hidrógeno a bordo del submarino, mostrando un sistema desarrollado por DSME, hoy Hanwha Ocean. Se espera que esta tecnología, según la ADD, contribuya en gran medida a mejorar el rendimiento de los submarinos nacionales en el futuro.
Funcionamiento silencioso
A medida que continúan las mejoras en la tecnología de baterías y AIP, el rendimiento de los submarinos convencionales sigue una trayectoria ascendente constante, con variantes modernas que ofrecen una mayor resistencia, un funcionamiento más silencioso y una mayor seguridad en comparación con los modelos anteriores. El mercado ha crecido hasta incluir un gran número de competidores, que ofrecen una plétora de sofisticadas y capaces opciones de tecnología de baterías y sistemas AIP. Así pues, el mercado ofrece ahora más opciones que nunca para que las Armadas adquieran submarinos convencionales de gran capacidad.
# submarinos # baterias # AIP # tecnologia # defensa
- [message]
- Fuente:
- -Luca Peruzzi. (2023, December 1). Developments in lithium-ion batteries and AIP systems for submarines. European Security & Defence. https://euro-sd.com/2023/12/articles/34972/developments-in-lithium-ion-batteries-and-aip-systems-for-submarines/-
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