Νέος μετατροπέας ρεύματος για πιο αποτελεσματική ηλεκτροκίνηση

Ένα νέος μετατροπέας ρεύματος που αναπτύχθηκε στο Oak Ridge National Laboratory (ORNL) καταφέρνει να συνδυάσει τη 3D εκτύπωση και την τεχνολογία ημιαγωγών, καταλήγοντας σε σημαντικά βελτιωμένες επιδόσεις με μικρότερο όγκο και βάρος.

Tweet

Οι μετατροπείς ισχύος είναι ουσιαστικό μέρος κάθε ηλεκτρικού οχήματος. Η δουλειά τους είναι να μετατρέπουν το συνεχές ρεύμα που αποθηκεύεται στη μπαταρία σε εναλλασσόμενο, και να τροφοδοτούν τον κινητήρα. Η μείωση του όγκου και του βάρους τους είναι κάτι που αξίζει να διερευνηθεί, καθώς θα βοηθήσει ιδιαίτερα στη διάδοση της ηλεκτροκίνησης.

Ο μετατροπέας που σχεδιάστηκε από τους επιστήμονες του ORNL στο Τενεσί, επιτυγχάνει μια πολύ σημαντική βελτίωση στην πυκνότητα ισχύος, βάρους και όγκου. Όπως δηλώνει ο επικεφαλής της έρευνας, δρ Madhu Chinthavali, η συσκευή των 20 kW που έχει σχεδιάσει η ομάδα έχει συνολικό όγκο μόλις 1.500 cc και ζυγίζει περίπου 1,75 κιλά. Αυτό επιτεύχθηκε κυρίως χάρη στις ιδιότητες του καρβιδίου του πυριτίου, του λεγόμενου "ημιαγωγού ευρείας ζώνης". Πρόκειται για υλικό υψηλής ποιότητας, κατάλληλο για εφαρμογές υψηλής ισχύος και ευρέος φάσματος θερμοκρασιών, πράγμα ιδιαίτερα σημαντικό για τα ηλεκτρικά οχήματα. Ως αποτέλεσμα, η συσκευή επιτυγχάνει υψηλά επίπεδα αποδοτικότητας, μέχρι και 99%, αν και ο αριθμός αυτός κυμαίνεται ανάλογα με τις πραγματικές συνθήκες λειτουργίας.

Η άλλη σημαντική παράμετρος που καθιστά τη νέα τεχνολογία ιδιαίτερα αποδοτική, είναι η χρήση τρισδιάστατων εκτυπώσεων για την κατασκευή περίπου των μισών εξαρτημάτων του μετατροπέα. Η κίνηση αυτή μείωσε σημαντικά το βάρος της συσκευής, ενώ επέτρεψε στους επιστήμονες να σχεδιάσουν με μεγαλύτερη ευελιξία.

Με τις εξελίξεις στον τομέα ασχολείται ακόμα και η Google: πρόσφατα προσέφερε βραβείο ύψους ενός εκατομμυρίου δολαρίων για τον πιο αποδοτικό μετατροπέα, ο οποίος θα αλλάζει το συνεχές ρεύμα των ηλιακών συστοιχιών και των ανεμογεννητριών σε εναλλασσόμενο, για οικιακή χρήση. Η πυκνότητα ισχύος του μετατροπέα του ORNL είναι τέσσερις φορές περισσότερη από τις απαιτήσεις του βραβείου της Google!

Η ομάδα εργάζεται τώρα για την κλιμάκωση του μετατροπέα, με σκοπό να γίνει σε μέγεθος ο μισός από αυτούς που κυκλοφορούν στα εμπορικά οχήματα, αλλά και να περιέχει περισσότερα τρισδιάστατα εκτυπωμένα μέρη, προκειμένου να μειωθεί περαιτέρω το βάρος του. Οι εκτιμήσεις των ειδικών συνιστούν πως με βάση τα μέχρι τώρα δεδομένα, είναι δυνατόν να επιτευχθεί ένας μετατροπέας με τέσσερις φορές την πυκνότητα ισχύος του τρέχοντος πρωτοτύπου.