Omvandlaren som minskar energiförlusterna tio gånger om
Forskare på Elektrisk energiomvandlig har tagit fram en energiomvandlare med en verkningsgrad på nära 100 procent. Omvandlaren kommer bland annat att göra våra elbilar, hybridbilar, elektriska tåg och gränsöverskridande elnät mer energi- och kostnadseffektiva.
En stor del av kostanden för dagens energiomvandlare står kylsystemen för. De flesta omvandlarna tillverkas i kisel, ett halvledarmaterial som bara tål upp till 125 grader. Nu har Prof. Hans-Peter Nee, doktoranden Dimosthenis Pefthitsis och gästforskaren Jacek Rabkowski byggt och testat en omvandlare i kiselkarbid som har en verkningsgrad på 99,7 procent till skillnad från dagens 97 procent. Fördelen med kiselkarbid är att det tål 250 graders värme.
– Vi har minskat energiförlusterna till ungefär en tiondel, d.v.s. till 0,3 procent! Tack vare att vi använder kiselkarbid, och minskar energiförlusterna, kan vi minska kylbehovet till en tiondel. Då behöver man varken vätske- eller fläktkylning. Det kan i många fall räcka med naturligt strömmande luft, förklarar Hans-Peter Nee, professor och chef för Elektrisk energiomvandling.
Det har förstås stora konsekvenser för vitt skilda områden i samhället. Liknande omvandlare kommer att sitta i hybridbilar, i elektriska tåg och tunnelbanor. När de stora omvandlarna kommer ut på marknaden kan de användas för högspänd likströmsöverföring (HVDC), t ex i smarta elnät som kopplar ihop två länders elnät.
– Varvtalsreglering av elmotorer i hybridbilar är ett exempel. Kylvattnet till förbränningsmotorn är för varmt för kiselelektronik, men med kiselkarbid går det galant, säger Hans-Peter Nee.
Granskare i forskarnas eget område kunde inte tro sina ögon när de såg resultaten på papper. Därför har det varit viktigt att visa på att testprocessen är vattentät. Med vanliga mätmetoder är det svårt att veta att man har så här bra verkningsgrad. Forskarna har hittat ett finurligt sätt att mäta förlusterna som sådana, alltså den värmemängd som alstras, förklarar Hans-Peter Nee.
– Först tar vi kända fall av försluter och tittar vilken temperatur omvandlaren har. Vi tar många olika värden. Sen kör vi omvandlaren i ett verkligt scenario och mäter temperaturen. På så sätt vet vi att vi har mätt rätt, förklarar Hans-Peter Nee.
– Man kan tjäna mycket energi på kiselkarbidomvandlare. Hur mycket kan vi inte säga idag. Det kommer inte välta hela energibalansen, men man kommer kunna använda dessa omvändare till så mycket mer, säger Hans-Peter Nee.
För mer information, kontakta Hans-Peter Nee, +46-70-6953470, hansi@kth.se.
Text: Marie Androv
