El proyecto europeo MoWiLife mostrará cómo los semiconductores de carburo de silicio pueden mejorar los convertidores de potencia

Investigadores de la Universidad de Aberdeen, la Universidad de Rostock y la Universidad de Aalborg unirán fuerzas con académicos de toda Europa y actores líderes de la industria renovable como Vestas en el proyecto MoWiLife para mejorar el rendimiento, la confiabilidad y el costo de los convertidores de potencia, que son componentes esenciales para un futuro más verde.

Los profesores Dragan Jovcic y Xin Yuan aportarán su experiencia en corriente continua de alto voltaje y electrónica de potencia a la iniciativa que estudiará nuevas tecnologías de transistores basadas en SiC (carburo de silicio) y sus aplicaciones en la generación y transmisión de energía.

Los sistemas de energía tradicionales se basan en componentes electromecánicos, pero a medida que el mundo se aleja de las fuentes de carbono y se acerca a la electrificación, la demanda de convertidores de energía y otros componentes electrónicos de potencia ha crecido significativamente, lo que genera expectativas cada vez mayores en su rendimiento, confiabilidad y costo.

Todos los convertidores de potencia utilizados tradicionalmente en la industria energética emplean transistores y otros dispositivos semiconductores basados ​​en tecnología Si (silicio), pero investigaciones recientes han indicado posibles beneficios significativos del SiC MOSFET (transistor de efecto de campo de semiconductor de óxido metálico) que ha estado en desarrollo en Infineon, uno de los socios del proyecto, y algunos otros fabricantes de semiconductores.

Para comprender mejor los beneficios de los MOSFET de SiC, se requieren nuevos estudios que incluyan evaluaciones de hardware en aplicaciones esperadas, que se realizarán en cuatro demostradores MoWiLife*.

El equipo de investigación HVDC (corriente continua de alto voltaje) de Aberdeen será responsable de desarrollar y validar un disyuntor de CC de alto voltaje híbrido MOSFET de SiC funcional, que se basa en proyectos de investigación anteriores en Aberdeen relacionados con disyuntores de CC y el desarrollo de redes de transmisión de CC.

Tecnología de carburo de silicio

Trabajarán junto con los principales actores de la industria, incluidos fabricantes de semiconductores, fabricantes de generadores eólicos y centros de investigación, para realizar investigaciones en profundidad utilizando métodos analíticos y experimentales para evaluar los beneficios de los dispositivos de SiC y desarrollar aún más la tecnología.

El profesor Jovcic afirmó: "La modernización de la infraestructura de la red eléctrica y los nuevos métodos de generación serán cruciales en nuestra transición hacia la energía limpia. La electrificación es fundamental para la descarbonización y necesitaremos redes eléctricas ampliadas para satisfacer la creciente demanda de electricidad de la industria, el transporte y los edificios”.

“Los convertidores de potencia y la electrónica son la tecnología subyacente para esta transición, y esto trae consigo desafíos importantes, incluido el desarrollo de nueva electrónica de potencia que satisfaga las demandas de los usuarios de alto rendimiento, confiabilidad y sostenibilidad, a costos asequibles”, añadió.

Jovcic considera que los sistemas eléctricos de CC (corriente continua) no se han utilizado mucho desde que se han preferido los sistemas de CA (corriente alterna) para la transmisión de energía terrestre tradicional y la generación de electricidad convencional. Sin embargo, la energía de CA solo se puede transmitir a distancias relativamente cortas con cables submarinos y, como cada vez más se recurre a la tecnología eólica marina o maremotriz para satisfacer la creciente demanda, se necesitan soluciones para crear conexiones de corriente continua de alto voltaje (HVDC) y, en última instancia, desarrollar una red HVDC.

“Nuestra investigación en la Universidad de Aberdeen ha desempeñado un papel importante en el avance de las redes de CC y de componentes clave como los disyuntores de CC, y estamos encantados de formar parte del proyecto europeo MoWiLIfe, que se espera que demuestre disyuntores de CC sustancialmente mejorados. Utilizaremos la investigación de escritorio y también desarrollaremos un demostrador de disyuntores de CC de 5 kV basado en MOSFET de SiC en nuestro laboratorio HVDC para realizar pruebas experimentales”, concluyó Jovcic.