Tőkéből a telepítésig: Az egyesült királyság szilárdtest-transzformátor fejlesztésének innovációs ugrása
I. A szilárdtestes transzformátorok (SST) áttekintése
A szilárdtestes transzformátor (SST) egy fejlett erőműváltó eszköz, amely integrálja az erőműszemiconductoreket, a magasfrekvenciás transzformátort és a vezérlő áramköröket.
Összehasonlítva a hagyományos transzformátorokkal, az SST támogatja az AC/AC, AC/DC és DC/DC váltást, és előnyeit biztosítja, mint például a kétirányú energiaáramlás, intelligens irányítás és kompakt tervezés. Fő topológiái közé tartozik az egyetlen fázis, a két fázis (LVDC vagy HVDC csatlakozással) és a három fázis szerkezet, mindegyik specifikus alkalmazási forgatókönyvhöz alkalmas.
II. Az SST előnyei
Kompakt méret és könnyű súly: A magas frekvencia működése akár 80%-ig csökkentheti a térfoglalást.
Magas hatékonyság: Kevesebb váltási szint és közvetlen DC kapcsolódás támogatása.
Intelligens hálózat-kompatibilitás: Valós idejű figyelést, feszültség-szabályozást, reaktív teljesítmény-kiegyenlítést és hiba-elkülönítést tesz lehetővé.
Megújuló energiaforrások és energiatárolók integrációja: Képes közvetlenül csatlakozni napelemparkokhoz, szélerőművekhez és akkumulátor-rendszerhez.
Alkalmazható nagy növekedési piacokon: Mint például a gyors töltésű elektromos járművek, adatközpontok és vasúti közlekedés.
III. Alkalmazási területek
Energiahálózat: Növeli a hálózat rugalmasságát, támogatja a kétirányú energiaáramlást, és integrálja a szórt energiaforrásokat.
Elektromos jármű (EV) töltés: Lehetővé teszi az ultra-gyors töltést (350kW+), a Jármű-hálózat (V2G) funkciót, és a megújuló energiaforrások közvetlen integrációját.
Vasúti közlekedés: Cseréli a hagyományos trakció-transzformátorokat, csökkentve a súlyt és javítva az hatékonyságot.
Adatközpontok: Javítja az energiahatékonyságot, csökkenti a hűtési igényeket, és támogatja a megújuló energiaforrások integrációját.
Tengeri és légi közlekedés: Segít az elektrifikációs átalakulásban és csökkenti a szén-dioxid-kibocsátást.
IV. Technikai kihívások
Magas költség: Az SST költsége 5–10-szerese a hagyományos transzformátoroknak.
Biztonsági problémák: Gyenge rövidzárlék-tartóképesség, és a szemiconductor-eszközök érzékenyek a feszültség-stresszelre.
EMI zavar: A magasfrekvenciás kapcsoló működés elektromágneses interferenciát okoz, ami összetett szűrő tervezést igényel.
Előterjesztés és hőkezelés: A magas frekvencián működő izoláló anyagok teljesítménye még nem lett teljesen megszerzve.
Gate vezérlés és védelem: Összetett tervezés, ami elszigeteltséget és nagy pontosságú irányítást igényel.
V. Piaci lehetőségek az Egyesült Királyságban
Hálózat modernizálása: Az Egyesült Királyságban körülbelül 585,000 alátámasztó áll, amelyből 230,000 elosztó alátámasztó hasznosítható az SST segítségével.
Megújuló energia célok: A 2030-as célkitűzések 50GW tengeri szélenergiát és 47GW napenergiát tartalmaznak.
EV töltőinfrastruktúra: Becslések szerint 2030-ig 300,000 nyilvános töltőpont lesz szükséges, és az ultra-gyors töltési piac jelentős potenciált rejt magában.
Vasúti elektrifikáció: Körülbelül 2,880 diesel motorral kell cserélni, és az SST piaci potenciálja meghaladja a £30 milliót.
Adatközpontok növekedése: Az energiaigény folyamatosan nő, és az SST javíthatja az energiahatékonyságot és rugalmasságot.
VII. A CSA Catapult szerepe
Teljes láncú technikai támogatást nyújt az SST-hez, beleértve a tervezést, szimulációt és prototípus ellenőrzést.
Projekteket vezet, mint például az ASSIST, amelyek elősegítik a brit belső magfeszültségű Si eszköz-lánc fejlesztését.
Rendszerezett képességeket birtokol, beleértve a többcélos optimalizálást, haladólagos csomagolást és hőkezelést.
