Мировой интерес к электроэнергии стремительно возрастает. Центры обработки данных, обеспечивающие работу искусственного интеллекта, и увеличивающееся производство создают беспрецедентную нагрузку на энергосистемы.
Естественно, разумным решением этой проблемы представляется наращивание генерации, но не менее важно научиться более эффективно использовать существующую энергию. С этой целью специалисты Национальной лаборатории возобновляемой энергии США (NREL) разработали новый силовой модуль на основе карбида кремния, который может значительно улучшить преобразование и передачу электроэнергии. Технология получила название ULIS — сверхнизкоиндуктивный интеллектуальный силовой модуль.
Силовые модули — это корпуса, которые содержат силовую электронику, регулирующую поток электричества между системами. Новая разработка демонстрирует рекордную эффективность, повышенную плотность мощности и при этом она доступна по цене. Благодаря полупроводникам из карбида кремния ULIS достигает пятикратной плотности энергии по сравнению с предыдущими версиями, занимая меньше пространства. Модуль на 1200 вольт и 400 ампер подходит для центров обработки данных, электросетей, микрореакторов, а также для авиации и военной техники нового поколения.
Основное достоинство ULIS — исключительно низкая паразитная индуктивность, то есть сопротивление, замедляющее изменения электрического тока и снижающее эффективность преобразования. ULIS уменьшает это сопротивление в семь-девять раз по сравнению с самыми современными аналогами.
«Мы считаем ULIS настоящим прорывом, — говорит научный сотрудник NREL Фейсал Хан. — Это сверхбыстрый модуль, разработанный с учетом будущего, который сделает следующее поколение преобразователей энергии более доступным, эффективным и компактным».
Многие достоинства модуля связаны с революционным физическим дизайном. Вместо традиционной коробчатой конструкции с многослойным расположением полупроводников ULIS применяет плоскую восьмиугольную компоновку. Эта дискообразная структура позволяет разместить больше компонентов на меньшей площади, уменьшая размеры и вес модуля, а инновационная разводка токов минимизирует магнитные помехи.
«Мы сплющили его, как блин, — рассказывает исследователь Шуофэн Чжао, — и неожиданно получили доступную высокопроизводительную конструкцию, которую легче изготовить».
ULIS также отличается от традиционных модулей используемыми материалами: вместо жесткой керамики применяется гибкий полимер Temprion, что делает конструкцию более тонкой и легкой. Еще одно важное новшество — беспроводное управление: модуль можно контролировать без физических кабелей, что позволяет интегрировать его в различные системы подобно конструктору.
Модуль спроектирован с учетом возможности адаптации под будущие полупроводниковые материалы и уже доступен для лицензирования. Поскольку общество становится все более зависимым от надежного электроснабжения, такие технологии могут сыграть важную роль в энергетике будущего.
Фото: hi-tech.mail.ru