Websitesine kayıt olun : CleanTechnica'dan günlük haber güncellemeleri e-postada. Veya bizi Google Haberler'de takip edin!

Enerji Bakanlığı'nın Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı'ndaki bilim adamları, modern ABD elektrik şebekesinin temelini oluşturan güç elektroniği teknolojisi için yüksek ve düşük voltajlar arasındaki boşluğu doldurarak geleceğin şebekesini mümkün kılmak için mutlu bir ortam arıyorlar.

Akımın yönünü değiştirmek veya voltajları ayarlamak gibi görevleri gerçekleştirmek için birkaç saniye süren günümüzün güç elektroniği, aşırı uçlarda çalışma eğilimindedir. Kişisel araçları şarj etmek veya ticari bir güneş panelinden enerji depolamak için düşük voltaj gerekirken yüksek voltaj, rüzgar ve güneş enerjisi santralleri veya güç dağıtım ve iletim sistemlerini birbirine bağlamak gibi kamu hizmeti ölçekli projeler için kullanılır.

Ancak, daha büyük ölçekli yenilenebilir enerji projeleri, rüzgar türbinleri gibi daha büyük ekipmanlar ve trenler ve dikey kalkış uçakları gibi daha büyük elektrikli araçlar için kritik olan 1,500 ila 50,000 volt arasında ("orta voltaj" aralığı) bir güç elektroniği boşluğu var.

Bu boşluğun kapatılması, ABD'nin binlerce kilometrelik yeni iletim hatları inşa etmeden temiz enerji hedeflerine ulaşmasına ve aşırı yüklü bir elektrik şebekesinde kapasiteyi artırmasına yardımcı olacak.

ORNL'nin Izgara Sistemleri Donanım grubunun lideri Prasad Kandula, "Buraya sığabilecek birçok uygulama var, ancak bu orta alan teknolojisinin güvenilir veya uygun maliyetli olduğu kanıtlanmadı" dedi.

İhtiyacın karşılanmasına yardımcı olmak için ORNL, DOE'nin yeni Orta Gerilim Kaynak Entegrasyon Teknolojisi programına veya bu orta aralıkta verimli bir şekilde çalışan cihazlar geliştirmek için dört ulusal laboratuvar ve beş üniversiteyi bir araya getiren MERIT'e rehberlik edecek.

Kandula, orta gerilim güç elektroniğinin daha uygun fiyatlı hale geldiğini ve geçişin sistemin boyutunu, ağırlığını ve hacmini azaltabileceğini belirtiyor. "Orta gerilim güç elektroniği kullanılarak yapılan güç dönüşümünün daha verimli olması ve ayrıca daha küçük bir alana daha fazla güç sığdırılması bekleniyor" dedi.

Şebeke güvenilirliği ve temiz enerjinin faydaları

Bu teknoloji açığını doldurmak aynı zamanda bugünün taleplerini karşılamak ve yarının ekonomik kalkınma fırsatlarını sağlamak için elektrik şebekesi kapasitesinin genişletilmesine yönelik acil ihtiyacı da karşılayabilir.

Kuzey Amerika elektrik şebekesinin çoğu alternatif akım veya AC kullanıyor. Ancak yenilenebilir enerji üretimi ve elektrikli arabalar doğru akıma veya DC'ye ihtiyaç duyar. Güç elektroniği bu akışlar arasında geçiş yapmak ve ayrı sistemleri birbirine bağlamak için kullanılır. Bu yetenekleri orta gerilimlere genişletmek, elektrik güvenilirliği için yeni seçenekler açacaktır.

Örneğin, orta gerilim güç elektroniği, ekstra arza sahip bir bölgeden, talebi karşılamaya çalışan komşu bir sisteme elektrik beslemek için kullanılabilir. Bu, sürekli kesintileri, fiyat artışlarını ve kirletici yedek enerji santrallerinin etkinleştirilmesini önleyebilir. Başka bir senaryoda, orta gerilim güç elektroniği, dağıtım şebekesinin önemli bölümlerinin AC'den DC'ye dönüştürülmesine yardımcı olabilir çünkü DC, uzun mesafelerde güç taşımada daha verimlidir. Bu aslında aynı enerji hatlarını kullanan dağıtım kapasitesi miktarını artıracaktır.

Kandula, orta gerilim güç elektroniğinin, kendi güneş enerjisi ve bataryaları olan bir mikro şebeke gibi projeler için tam DC çalışmasını da mümkün kılabileceğini söyledi. Kandula, "Başlangıçta bir DC ekosistemi büyük olasılıkla kampüs gibi izole sistemlerde kullanılacaktır" dedi. "Bir sonraki seviye, şebekenin kenarındaki bir güneş enerjisi çiftliği gibi birkaç kilometrelik bir dağıtım besleyicisi olabilir."

Yalnızca DC'den oluşan bir sistem, daha az güç dönüştürme ekipmanı gerektirir ve dönüştürme işlemi sırasında meydana gelen enerji kayıplarını ortadan kaldırır. Özellikle büyük güneş ve rüzgar santralleri, elektrik talebinin yoğunlaştığı nüfus merkezlerinden giderek daha uzağa inşa edildiğinden, temiz enerjiyi daha verimli ve ekonomik hale getirebilir.

Orta gerilim araştırma liderliği, yetenekleri

ORNL araştırmacıları, dönüştürücü modüller, özel manyetikler ve elektrik sorunlarını izole eden koruma mekanizmaları gibi orta gerilim yapı taşlarından oluşan bir menü geliştiriyor.

Kandula, "MERIT ile güvenilirliği artırmak için çeşitli türlerde yapı blokları geliştireceğiz, ardından daha yüksek voltajlara ulaşmak için birden fazla bloğu istifleyeceğiz" dedi. Çeşitli modülleri daha büyük bir mimariye bağlama yeteneği, uzun mesafeli elektrikli kamyonların şarj edilmesinden çelik endüstrisi için yeşil hidrojen üretilmesine kadar yeni güç uygulamalarının keşfedilmesini kolaylaştıracak.

Bu çaba, araştırmacıların farklı mimarileri simüle edebildiği, bir dönüştürücü oluşturabildiği ve onu 13,000 volta kadar test edebildiği ORNL'nin Grid Araştırma Entegrasyon ve Geliştirme Merkezi'ndeki (GRID-C) deneyim ve yeteneklere dayanıyor.

ORNL'nin Enerji Sistemleri Entegrasyonu ve Kontrolleri Bölümü başkanı Madhu Chinthavali, "Birçok uygulamaya kullanılabilecek bileşenler arasında bir teknoloji matrisi geliştiriyoruz" dedi. "ORNL'nin GRID-C'si, bu güç elektroniği bileşenlerini tamamen geliştirmek ve test etmek için bileşen oluşturma yeterliliği, test ortamları ve uzmanlığıyla benzersiz bir şekilde donatılmıştır."

MERIT için ORNL, orta gerilim ihtiyaçlarını belirlemek amacıyla kamu hizmetleriyle mevcut ilişkilerini genişletecek. Bu, Elektrifikasyon için Güç Elektroniği Hızlandırıcı Konsorsiyumu'na dayanmaktadır veya PACE2022 yılında araştırma kurumları, enerji şirketleri ve üreticiler arasındaki iş birliğini artırmak amacıyla oluşturulan girişim. DOE Elektrik Ofisi'nin bir girişimi olan PACE, yenilikleri hızla laboratuvardan elektrik şebekesine taşımak için ortaklar ekliyor.

Bireysel laboratuvarlar, orta gerilim güç elektroniğindeki belirli ilerlemeleri takip etmek için endüstriyle güçlerini birleştirebilir. Kandula, "Bizim için nihai hedef, bir kullanım senaryosu seçmek, bir ortakla çalışmak, tam bir sistem oluşturmak, onu kurmak, sahada çalışır halde göstermek ve mali sonuçlarını göstermektir" dedi.

Diğer MERIT araştırma ortakları arasında Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı, Sandia Ulusal Laboratuvarları, Pasifik Kuzeybatı Ulusal Laboratuvarı, Arkansas Üniversitesi, Virginia Politeknik Enstitüsü ve Eyalet Üniversitesi ile Florida Eyalet Üniversitesi bulunmaktadır. MERIT projesi, Şebeke Modernizasyon Laboratuvarı Konsorsiyumu aracılığıyla DOE'nin Şebeke Modernizasyon Girişimi kapsamında finanse edilmektedir.

UT-Battelle, Amerika Birleşik Devletleri'nde fizik bilimlerindeki temel araştırmaların en büyük destekçisi olan Enerji Bakanlığı Bilim Ofisi adına ORNL'yi yönetmektedir. Bilim Ofisi, zamanımızın en acil zorluklarından bazılarını çözmek için çalışıyor. Daha fazla bilgi için lütfen ziyaret edin enerji.gov/science.

Nezaket ORNL.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://cleantechnica.com/2024/02/03/grid-electronics-research-to-bridge-gap-to-cleaner-more-reliable-power/