Пожиратели на енергия на диета Зарядните устройства скоро ще се нуждаят от много по-малко енергия

Германските компании разработват технология, която позволява на захранванията да спестяват 50 процента енергия. Потребителите се възползват.

Споделете статия от:
Споделете статия от:

Зарядните устройства за лаптопи или мобилни телефони, които се загряват дискомфортно, скоро може да останат в миналото. Защото изследователите са намерили начин, така че само малка част от електрическата енергия да се преобразува в безполезна топлина. Новите полупроводникови материали, направени от подобен на диамант материал силициев карбид и галиев нитрид, гарантират, че превключващите захранвания ще загубят до 50 процента по-малко енергия в бъдеще. Тъй като те могат да издържат на по-високи електрически напрежения от захранванията с електронни компоненти, изработени от силиций.

По-малките токове са достатъчни за постигане на постоянна производителност. Това означава по-малки загуби, тъй като кабелите и проводниците се нагряват по-малко. За пръв път не компании от Азия или САЩ са проправили пътя към тези евтини компоненти с ниски загуби, а четири германски компании.

Ново покритие носи успех Малко изчисление на извадка показва какво носи иновацията: Всяко зарядно устройство има загуба на мощност от два вата. Ако приемем, че 60 милиона компютъра и лаптопи в домакинствата на Германия, ако те се използват за един час на ден, това води до загуба от почти 45 милиона киловат часа годишно. В крайна сметка те представляват стойност от почти 12 милиона евро. Половината от това може да бъде спестено в бъдеще. Домакинствата вероятно ще имат най-малък потенциал за спестяване. Той е много по-висок, но не може да се измери количествено в компаниите и в публичната служба.

Необходимата производствена технология е разработена от учени в изследователския проект NeuLand, финансиран от Федералното министерство на образованието и научните изследвания с 4,7 милиона евро. Aixtron, специалист по покритие на вафли, има т.нар Газова фаза епитаксийна система които също могат да се справят с упоритите материали силициев карбид и галиев нитрид. Това е пътят към масовото производство на новия тип вафли и по този начин значително по-ниски разходи.

За да се произведат компоненти от силициев карбид и галиев нитрид, пластините, т.е. кръгли дискове, изработени от силиций или силициев карбид, трябва да бъдат покрити с електрически активни материали. Това се случва в т.нар Газофазни системи за епитаксия, в които се нагряват основните материали. Те се изпаряват и утаяват върху вафлата като фин прах.

Обикновените материали могат да се обработват при температури до няколко 100 градуса по Целзий. Новите материали, от друга страна, се изпаряват само при температури над 1000 градуса. Изследователите от Aixtron трябваше да решат две задачи: От една страна, те трябваше да гарантират, че суровините, някои от които са токсични, запалими и корозивни, като амоняк, силан и метали, се изпаряват равномерно. От друга страна, опасните материали трябваше да бъдат безопасно затворени.

"Ние направихме процеса на нанасяне на покрития индустриално използваем“, Казва вицепрезидентът на Aixtrons Майкъл Хюкен, който също е професор в областта на преподаването и изследването на технологията на компонентите на галиев нитрид в Техническия университет в Аахен. Тъй като сега е възможно масово производство, разходите за нанасяне на покрития са драстично намалени, смята Хойкен.

Офшорните вятърни паркове също могат да се възползват. Фактът, че вафли с необичайно голям диаметър от 200 милиметра се покриват във всяка работна стъпка, също помага за намаляване на разходите. По този начин могат да бъдат произведени повече компоненти, отколкото при конвенционалните 150-милиметрови пластини.

Infineon в Мюнхен, който вече е лидер на световния пазар в силовата електроника, отговаря за производството на електроника от тези вафли. Тъй като се генерира по-малко топлина, повече функции могат да бъдат концентрирани в едно и също пространство (въпреки че консумацията на електричество може да се увеличи отново).

Партньорът по проекта SMA Solar Technology от Niestetal в Долна Саксония, специалист по инвертори, които преобразуват постоянния ток в променлив ток, генериран в слънчевите системи, очаква, че в бъдеще ще са необходими по-малко компоненти, което ще намали разходите. И накрая, SiCrystall от Нюрнберг произвежда вафлите от силициев карбид.

Околната среда и портфейлът ви са доволниНовите компоненти могат да се използват навсякъде, където се преобразуват високи електрически токове. Например в офшорни вятърни паркове. В много случаи генерираният трифазен ток се преобразува в постоянен ток, тъй като генерираната енергия може да бъде транспортирана на сушата в тази форма с по-малко загуби. Там трябва да се преобразува обратно в трифазен ток.

Новата технология може да се използва и в електронни контроли за двигатели в промишлеността и в домакинствата, както и в предавателни и приемни станции за мобилни комуникации. С икономии на енергия до 50 процента, които партньорите по проекта очакват, околната среда и портфейлите са доволни - а зарядните устройства също трябва да останат хладни в бъдеще.