מהמחקר לתפוצה: הקפיצה הטכנולוגית בפיתוח המרתך למצב מוצק בבריטניה

I. סקירה של טרנספורטורים מוצקים (SST)

טרנספורטור מוצק (SST) הוא מכשיר המרה מתקדם שמשלב חומרים מוליכים למחצה, טרנספורטורים בתדר גבוה ומעגלי בקרה.

בשאיפה לטרנספורטורים מסורתיים, SST תומך בהמרה של AC/AC, AC/DC ו-DC/DC, ומוגדר בעדיפויות כגון זרימת כוח דו-כיוונית, בקרה אינטליגנטית ועיצוב קומפקטי. הטופולוגיות העיקריות שלו כוללות מבנה חד-שלבי, דו-שלבי (עם קשרי LVDC או HVDC) ומבנה בשלושה שלבים, כל אחד מתאים למצבים יישומיים ספציפיים.

II. יתרונות של SST

• גודל קטן ושקל קל: פעילות בתדר גבוה מקטינה את הנפח עד 80%.

• יעילות גבוהה: פחות שלבי המרה ותמיכה בהתחברות ישירה ל-DC.

• תאימות לרשת חכמה: מאפשרת מעקב בזמן אמת, רגולציה של מתח, פיצוי עוצמת反响中断，请稍等，我将继续完成剩余部分的翻译。

  תאימות לרשת חכמה: מאפשרת מעקב בזמן אמת, רגולציה של מתח, פיצוי עוצמת реактивная и изоляция неисправностей.

• שילוב עם אנרגיה מתחדשת ואחסון אנרגיה: חיבור ישיר למערכות סולאריות, רוח ואנרגיה מאכסנת.

• מתאים לשווקים בעלי צמיחה מהירה: כגון טעינת מהירה של רכב חשמלי, מרכזי נתונים והובלה רכבות.

III. תחומי יישום

• רשת חשמל: מגבירה את גמישות הרשת, תומכת בזרימת כוח דו-כיוונית ומקשרת משאבים של אנרגיה מבוזרת.

• טעינת רכב חשמלי (EV): מאפשרת טעינה על-מהירה (350kW+), פונקציונליות Vehicle-to-Grid (V2G) והתחברות ישירה לאנרגיה מתחדשת.

• הובלה רכבות: מחליפה טרנספורטורים מסורתיים, מקטינה את המשקל ומגבירה את היעילות.

• מרכזי נתונים: משפרת את יעילות האנרגיה, מקטינה את דרישות ההקרנה ותומכת באינטגרציה של אנרגיה מתחדשת.

• ימאות וטיסה: מדריך את המעבר לאלקטריפיקציה ומפחיתה פליטת פחמן.

IV. אתגרים טכנולוגיים

• עלות גבוהה: עלות SST היא פי 5–10 מזו של טרנספורטורים מסורתיים.

• בעיות אמינות: יכולת נמוכה לספוג קצר-مدار, ומכשירים מוליכים למחצה רגישים לחילוף מתח.

• הפרעות EMI: החלפת תדר גבוה גורמת להפרעות אלקטרומגנטיות, המצריכות עיצוב מסננים מורכב.

• בודד וניהול חום: הביצועים של חומרים מבודדים בתדר גבוה טרם נשלטו באופן מלא.

• נוהג השער ובקרה: העיצוב מורכב ודורש בידוד ובקרה בעלת דיוק גבוה.

V. הזדמנויות בשוק בממלכה המאוחדת

• מודרניזציה של הרשת: בממלכה המאוחדת יש כ-585,000 תחנות כוח, מתוכן 230,000 תחנות התפלגות יכולות להפיק תועלת מה-SST.

• יעדי אנרגיה מתחדשת: יעדי 2030 כוללים 50GW של אנרגיה רוחית ימית ו-47GW של אנרגיה סולארית.

• תשתית טעינת רכב חשמלי: מעריכים כי עד 2030 יהיה צורך ב-300,000 עמודי טעינה ציבורית, והשוק של טעינה על-מהירה הוא בעל פוטנציאל עצום.

• אלקטריפיקציה של הובלה רכבות: כ-2,880 מנועי דיזל מתוכננים להחליף, והפוטנציאל של שוק ה-SST עולה על 30 מיליון לירות שטרלינג.

• צמיחה של מרכזי נתונים: דרישת כוח ממשיך לעלות, וה-SST יכול לשפר את יעילות האנרגיה והגמישות.

VII. תפקידם של CSA Catapult

• מספק תמיכה טכנולוגית מלאה עבור SST, כולל תכנון, סימולציה ובדיקה של פרוטוטיפ.

• מובילה פרויקטים כמו ASSIST לקידום פיתוח שרשרת האספקה המקומית של מכשירי Si ברמת מתח גבוהה בממלכה המאוחדת.

• מדержת יכולות עיקריות כולל אופטימיזציה רב-מטרית, אריזה מתקדמת וניהול חום.