Ciò che serve all'efficienza energetica

L'efficienza energetica spiegatada ST alla conferenza APEC, tenutasi quest'anno completamente online.

di Fonte ST 24-06-21
Le misure di efficienza energetica sono sempre più riconosciute come un mezzo per ottenere un approvvigionamento energetico sostenibile, ridurre le emissioni di gas serra, migliorare la sicurezza dell'approvvigionamento e ridurre i costi delle importazioni.

Ma come supportare il passaggio dell'industria all'utilizzo di tecnologie energicamente più efficienti come il GaN? L'argomento è stato oggetto di discussione della 36° edizione dell'APEC (Applied Power Electronics Community). Tenutasi quest'anno in formato completamente virtuale, la conferenza si concentra sugli aspetti pratici e applicati del business dell'elettronica di potenza ed offre conferenze, seminari educativi, sessioni plenarie, esposizioni.

STMicroelectronics ha partecipato all'evento in qualità di Diamond Partner, proponendo presentazioni, demo, sessioni di domande e risposte e altro ancora. L'obiettivo era quello di affrontare questioni di interesse immediato ea lungo termine per gli ingegneri elettronici di potenza attualmente praticanti.

Un esempio delle discussioni tenutesi ed ora disponibili online alla registrazione, è una sessione RAP che discute i meriti e le sfide del controllo distribuito e centralizzato per le micro e nano reti.

In passato, le procedure di ottimizzazione della rete si concentravano principalmente sulla fase di produzione, distribuzione e sul nesso tra le due. ciononostante, l'emergere di nuovi tipi di risorse energetiche propone sfide inedite alle reti. Aumenta, ad esempio, la complessità nell'elaborazione dei pagamenti e nella previsione della capacità, ostacolando così un utilizzo ottimale.

Una soluzione può essere rappresentata dalle odierne micro-reti, gruppi localizzati di fonti di elettricità e accumulo capaci di operare sia in sincronia con la rete elettrica, sia autonomamente. Il dibattito energia centralizzata o distribuita avrà un impatto su affidabilità, capacità, sicurezza, sistemi di pagamento e ambiente.

Gli ingegneri della ST hanno proposto soluzioni per ottimizzare i sistemi ed evitare squilibri di tensione tra terminali. Un'altra presentazione si è immersa nello STDES-BFTAG01, un nodo sensore senza batteria alimentato da una cella solare. Il meccanismo di raccolta dell'energia è sufficientemente efficiente da richiedere una luce ambientale minima di 200 lux o più per alimentare tutti i suoi componenti.

Inoltre, il sistema funge anche da elemento sensibile alla luce ambientale. Infatti, non appena il trasduttore fotovoltaico cattura la luce, accende il modulo Bluetooth che poi invia un beacon. Di conseguenza, contando il numero di faretti, un sistema può determinare l'intensità della luce in un'area con un sistema senza batteria che non richiede manutenzione.

Quando si parla di topologie più efficienti, è impossibile non parlare di materiali ad ampio bandgap, come il carburo di silicio (SiC) e il nitruro di gallio (GaN). I dispositivi al carburo di silicio, ad esempio, stanno trasformando inverter di trazione e caricabatterie per auto elettriche.

Per aiutare meglio i partecipanti a migrare a tali tecnologie, Edoardo Merli, Direttore Generale della Macro-Divisione Power Transistor e Vicepresidente del Gruppo Automotive e Discrete della ST, ha presentato un quadro dei problemi risolti da dispositivi a banda larga e come questi possano essere utilizzati.

Migliorare il rapporto prestazioni per watt di un progetto rimane una delle sfide più difficili. Sapere quando e come adottare il SiC, ad esempio, può portare a soluzioni elettroniche di potenza più piccole, leggere ed efficienti con un costo totale di proprietà inferiore.

Gli ingegneri della ST hanno tenuto presentazioni sugli utilizzi e vantaggi dei dispositivi di alimentazione al nitruro di gallio. Una volta dimostrato come e quanta differenza fa lavorare con un dispositivo integrato 600 V GaN in dispositivi di utilizzo quotidiano, i ricercatori si sono concentrati sulle applicazioni automobilistiche.

In poche parole, la ST ha esplorato applicazioni a bassa tensione ad alta potenza nelle auto, come amplificatori di classe D o caricabatterie wireless. La presentazione ha spiegato, tra le altre cose, la necessità di tenere sotto controllo gli effetti legati all'alta frequenza per beneficiare delle proprietà elettriche intrinseche del GaN. Allo stesso modo, i gate driver e i transistor GaN dovrebbero essere il più vicino possibile per ridurre le induttanze parassite. La presentazione è terminata con la proposta di linee guida pratiche che aiuteranno gli ingegneri a progettare il loro stadio di potenza.

Grande protagonista: La serie MASTERGAN, di cui gli ingegneri hanno dimostrato la capacità di aumentare immensamente la densità di potenza.

(lo)