अनुसंधान से तैनाती: यूके के सोलिड-स्टेट ट्रांसफॉर्मर विकास में नवाचार का छलांग
I. ठोस-अवस्था ट्रांसफॉर्मर (SST) का सारांश
ठोस-अवस्था ट्रांसफ॑रमर (SST) एक उन्नत विद्युत परिवर्तन उपकरण है जो शक्ति अर्धचालक, उच्च-आवृत्ति ट्रांसफॉर्मर और नियंत्रण सर्किट को एकीकृत करता है।
पारंपरिक ट्रांसफॉर्मरों की तुलना में, SST AC/AC, AC/DC और DC/DC परिवर्तन का समर्थन करता है, और द्विदिशात्मक शक्ति प्रवाह, बुद्धिमत्ता नियंत्रण और संक्षिप्त डिज़ाइन जैसे लाभों के साथ आता है। इसकी प्रमुख टोपोलॉजी एक-चरण, दो-चरण (LVDC या HVDC लिंक के साथ), और तीन-चरण संरचनाएँ हैं, जो प्रत्येक विशिष्ट अनुप्रयोग स्थितियों के लिए उपयुक्त हैं।
II. SST के फायदे
संक्षिप्त आकार और हल्का वजन: उच्च-आवृत्ति संचालन 80% तक आयतन को कम करता है।
उच्च दक्षता: कम रूपांतरण चरण और निर्यात डीसी कनेक्शन का समर्थन।
स्मार्ट ग्रिड की संगतता: वास्तविक समय में निगरानी, वोल्टेज नियंत्रण, अभावी शक्ति की भरपाई और दोष अलगाव की सुविधा प्रदान करता है।
नवीकरणीय ऊर्जा और ऊर्जा संचयन के साथ एकीकरण: सीधे सौर, पवन और बैटरी प्रणालियों के साथ कनेक्शन।
उच्च-विकास बाजारों के लिए उपयुक्त: जैसे इलेक्ट्रिक वाहन तेज चार्जिंग, डेटा केंद्र और रेल यातायात।
III. अनुप्रयोग क्षेत्र
विद्युत ग्रिड: ग्रिड की लचीलेपन को बढ़ाता है, द्विदिशात्मक शक्ति प्रवाह का समर्थन करता है, और वितरित ऊर्जा संसाधियों के साथ एकीकरण करता है।
इलेक्ट्रिक वाहन (EV) चार्जिंग: अत्यधिक तेज चार्जिंग (350kW+), वाहन से ग्रिड (V2G) कार्यक्षमता, और नवीकरणीय ऊर्जा का सीधा एकीकरण की सुविधा प्रदान करता है।
रेल यातायात: पारंपरिक ट्रक्शन ट्रांसफॉर्मरों को बदलता है, वजन को कम करता है और दक्षता में सुधार करता है।
डेटा केंद्र: ऊर्जा दक्षता में सुधार करता है, शीतलन की आवश्यकता को कम करता है, और नवीकरणीय ऊर्जा के साथ एकीकरण का समर्थन करता है।
समुद्री और विमानन: विद्युतीकरण परिवर्तन को बढ़ावा देता है और कार्बन उत्सर्जन को कम करता है।
IV. तकनीकी चुनौतियाँ
उच्च लागत: SST की लागत पारंपरिक ट्रांसफॉर्मरों की तुलना में 5-10 गुना अधिक है।
प्रतिबंधी शक्ति की कमजोरी: कमजोर छोटे सर्किट टोलरेंस, और अर्धचालक उपकरण वोल्टेज तनाव के प्रति लगातार खुले होते हैं।
EMI हस्तक्षेप: उच्च-आवृत्ति स्विचिंग विद्युत चुंबकीय हस्तक्षेप का कारण बनता है, जिसके लिए जटिल फिल्टर डिज़ाइन की आवश्यकता होती है।
इन्सुलेशन और थर्मल प्रबंधन: उच्च-आवृत्ति पर इन्सुलेटिंग सामग्रियों की प्रदर्शन को पूरी तरह से नियंत्रित नहीं किया गया है।
गेट ड्राइविंग और सुरक्षा: डिज़ाइन जटिल है, जिसकी आवश्यकता है अलगाव और उच्च-परिशुद्धता नियंत्रण।
V. UK में बाजार के अवसर
ग्रिड मॉडर्नाइजेशन: UK में लगभग 585,000 उप-स्टेशन हैं, जिनमें से 230,000 वितरण उप-स्टेशन SST से लाभान्वित हो सकते हैं।
नवीकरणीय ऊर्जा के लक्ष्य: 2030 के लक्ष्य में 50GW ऑफशोर विंड पावर और 47GW सौर ऊर्जा शामिल है।
EV चार्जिंग इन्फ्रास्ट्रक्चर: 2030 तक 300,000 सार्वजनिक चार्जिंग पाइलों की आवश्यकता होगी, और अत्यधिक तेज चार्जिंग बाजार में बड़ा संभावित है।
रेल विद्युतीकरण: लगभग 2,880 डीजल लोकोमोटिवों को बदला जाना है, और SST बाजार का संभावित £30 मिलियन से अधिक है।
डेटा केंद्र का विकास: ऊर्जा मांग लगातार बढ़ रही है, और SST ऊर्जा दक्षता और लचीलेपन में सुधार कर सकता है।
VII. CSA Catapult की भूमिका
SST के लिए पूर्ण-श्रृंखला तकनीकी समर्थन प्रदान करता है, जिसमें डिज़ाइन, सिमुलेशन और प्रोटोटाइप सत्यापन शामिल है।
ASSIST जैसे परियोजनाओं का नेतृत्व करता है जिससे UK के घरेलू उच्च-वोल्टेज Si उपकरण आपूर्ति श्रृंखला का विकास सुनिश्चित होता है।
बहु-उद्देश्यीय अनुकूलन, उन्नत पैकेजिंग और थर्मल प्रबंधन जैसी मुख्य क्षमताएँ रखता है।
