Araştırdan Dağıtıma: İngiltere'nin Katı Hal Dönüşümçüsü Geliştirmesindeki Yenilik Atılımı

I. Katı Hal Dönüştürücülerine (SST) Genel Bakış

Katı Hal Dönüştürücü (SST), güç yarı iletkenleri, yüksek frekanslı dönüştürücüleri ve kontrol devrelerini birleştiren gelişmiş bir güç dönüştürme cihazıdır.

Geleneksel dönüştürücülere kıyasla, SST, AC/AC, AC/DC ve DC/DC dönüşümlerini destekler ve çift yönlü güç akışı, zekî kontrol ve kompakt tasarım gibi avantajlara sahiptir. Ana topolojileri, belirli uygulama senaryolarına uygun tek aşamalı, iki aşamalı (LVDC veya HVDC bağlantıları ile) ve üç aşamalı yapılar içerir.

II. SST'nin Avantajları

• Kompakt boyut ve hafiflik: Yüksek frekansta çalışma hacmi %80'e kadar azaltır.

• Yüksek verimlilik: Daha az dönüşüm aşaması ve doğrudan DC bağlantısını destekler.

• Akıllı şebeke uyumluluğu: Gerçek zamanlı izleme, gerilim düzenleme, reaktif güç tazminatı ve arızalı bölgenin izolasyonunu sağlar.

• Yenilenebilir enerji ve enerji depolama ile entegrasyon: Güneş, rüzgar ve pil sistemlerine doğrudan bağlanır.

• Yüksek büyüme potansiyeli olan pazarlara uygunluk: Elektrikli araç hızlı şarj istasyonları, veri merkezleri ve raylı ulaşım gibi alanlardır.

III. Uygulama Alanları

• Şebeke: Şebekenin esnekliğini artırır, çift yönlü güç akışını destekler ve dağıtılmış enerji kaynaklarını entegre eder.

• Elektrikli Araç (EA) Şarjı: Ultra hızlı şarj (350kW+), Araç-Şebeke (V2G) işlevselliği ve yenilenebilir enerjinin doğrudan entegrasyonunu sağlar.

• Raylı Ulaşım: Geleneksel traksiyon dönüştürücülerini değiştirerek ağırlığı azaltır ve verimliliği artırır.

• Veri Merkezleri: Enerji verimliliğini artırır, soğutma gereksinimini azaltır ve yenilenebilir enerjinin entegrasyonunu destekler.

• Deniz ve Havacılık: Elektrifikasyon dönüşümünü hızlandırır ve karbon emisyonlarını azaltır.

IV. Teknik Zorluklar

• Yüksek Maliyet: SST'nin maliyeti geleneksel dönüştürücülere kıyasla 5-10 kat daha fazladır.

• Güvenilirlik Sorunları: Kısa devre dayanımı zayıf, yarı iletken cihazlar voltaj stresine karşı hassas.

• EMI Arazi: Yüksek frekanslı anahtarlama elektromanyetik interferans oluşturur, karmaşık filtre tasarımı gerektirir.

• İzolasyon ve Isı Yönetimi: Yüksek frekanslarda izolasyon malzemelerinin performansı tam olarak kavranmamıştır.

• Kapı Sürme ve Koruma: Tasarım karmaşıktır, izolasyon ve yüksek hassasiyetli kontrol gerektirir.

V. Birleşik Krallık'taki Pazar Fırsatları

• Şebeke Modernizasyonu: Birleşik Krallık'ta yaklaşık 585.000 adet subistasyon bulunmaktadır, bu subistasyonların 230.000'ü SST'den faydalanabilir.

• Yenilenebilir Enerji Hedefleri: 2030 yılına kadar 50GW deniz rüzgarı ve 47GW güneş enerjisi hedeflenmektedir.

• EA Şarj Altyapısı: 2030 yılına kadar yaklaşık 300.000 adet halka açık şarj ünitesine ihtiyaç duyulacak, ultra hızlı şarj pazarının büyük potansiyele sahip olduğu tahmin edilmektedir.

• Raylı Taşımacılık Elektrifikasyonu: Yaklaşık 2.880 dizel lokomotifin yerine getirileceği planlanıyor ve SST pazarının potansiyeli £30 milyonu aşmaktadır.

• Veri Merkezleri Büyümesi: Güç talebi sürekli artmakta olup, SST enerji verimliliğini ve esnekliği artırabilir.

VII. CSA Catapult'un Rolü

• SST için tasarım, simülasyon ve prototip doğrulama dahil olmak üzere tam zincir teknik desteğini sağlar.

• ASSIST gibi projeleri yöneterek Birleşik Krallık'ın yerli yüksek gerilimli Si cihaz tedarik zincirinin geliştirilmesini teşvik eder.

• Çok amaçlı optimizasyon, gelişmiş paketleme ve ısı yönetimi gibi çekirdek yeteneklere sahiptir.