教授は電源変圧器に革命を起こすことを望んでいます

100 年以上にわたり、電力網を支える技術はほとんど変わっていません。 発電所は交流 (AC) を生成し、変圧器は長距離伝送のために「昇圧」し、家庭、オフィス、産業環境で使用するために「降圧」します。

世界が化石燃料の使用を減らし、再生可能エネルギー源がさらに普及するにつれて、安定した供給のためにエネルギー貯蔵の重要性がますます高まり、バッテリーは電気を直流（DC）として貯蔵します。

太陽光発電や風力発電などのグリーンエネルギーの増加が気候変動と闘う鍵となりますが、空が曇っていたり、暗くなったり、穏やかなときも当然あります。 解決策は、発電のピーク時に余分な電力を蓄え、後で必要に応じてそのエネルギーを送電網に分配することです。

ワイドバンドギャップのパワー半導体デバイスの出現により、ソリッドステートトランス (SST) がより小型で軽量になりました。 ただし、これらは従来の AC-DC および DC-DC 双方向コンバータに基づいているため、多くのパワーデバイスを含む多段、遅い過渡応答、および大きくてかさばる入力フィルタを使用するため、効率が低く、信頼性が低く、コストが高くなります。彼らが排除しようとしている変圧器として。

ビンガムトン大学トーマス J. ワトソン工学応用科学大学の電気およびコンピュータ工学科の教員であるプリタム ダス助教授は、双方向 AC-DC および DC-DC コンバータと高周波ガルバニック絶縁をより適切に統合するためのさまざまな側面を研究しています。 SST テクノロジーを大幅に進歩させるという長期的な目標を掲げています。

「リチウムイオン電池やレドックスフロー電池の形での電気化学エネルギーとしてのエネルギー貯蔵は、この種の再生可能エネルギーベースの電力システムにおける断続性を軽減する主要な方法の1つになるだろう」とダス氏は述べた。

4月に発表された5年間で537,959ドルの全米科学財団キャリア賞は、SSTがどのように実現され機能するかを再考するための資金をダスに与えることになる。 CAREER 助成金は、研究と教育において学術的なロールモデルとなる可能性のある初期キャリアの教員をサポートします。

「これらの新しい SST は、現在使用されているものと比較してコンポーネントが 25% 少なくなります。」と彼は言いました。 「また、電力密度が 40% 向上し、効率が 5% 向上し、過渡応答が 5 ～ 6 倍高速になり、30% 安くなり、IEEE 1547 (商用電力システムや風力発電などの分散型エネルギー資源の運用方法を規制する) などの規格に準拠します。太陽光発電機が接続されている]。これらの利点により、新しい SST は、より持続可能な未来に向けた電力網の脱炭素化に貢献します。」

電力網の一部としてのバッテリーエネルギー貯蔵システムの用途は、米国で2030年までに4,000テラワット時を超えると予想されており、この研究で得られた新しいSSTをエネルギー貯蔵システムのグリッド統合に使用するだけで、電力中の損失が削減されるでしょう。エネルギー貯蔵用に変換すると、約 400 ギガワット時になります。

新しい SST は占有スペースが少ないため、電気バス、電気垂直離着陸 (VTOL) タクシー、その他の車両を使用する都市部の公共交通機関、データセンター、およびダスの言うところの「優れた用途」の鍵となります。古い変圧器」を取り付けることはできません。

「商用周波数変圧器の接続やメンテナンスが大きな手間となる混雑した場所でも、電気自動車充電システムを簡単に設置できる利点があります」と同氏は述べた。

ダス氏は、これまでの研究に協力してくれた卒業生の学生たちに感謝しています。優秀論文賞を受賞したスニール・デュベ博士、22 年。 そしてワトソン博士研究員のカリヤン・イェンドゥリ氏とラム・ネア氏。

SST に関する彼の研究に基づいて、より多くの人々が最先端のパワー エレクトロニクスのトレーニングを受けることを保証するために、Das の CAREER Award には、ニューヨーク大学ブルーム コミュニティ カレッジおよびその工学科学部とのパートナーシップが含まれており、この分野で学生や専門家を募集しています。特に過小評価されている少数派と女性。 彼は、気候変動の課題に対処できる人には、より多くの機会が待っていることを知っています。

「助成金を獲得するために、私は5年間の研究経路を概説し、その後、最初の5年間から少なくとも10年間を計画しました」と彼は述べた。 「これにより、より多くの研究が可能になり、将来的にさまざまな機関からより多くの資金提供が得られる可能性が広がります。私はすでにニューヨーク州と米国エネルギー省からある程度の支援を受けており、産業界との実証および応用プロジェクトにも取り組んでいます。これが期待されています。」研究は、私たちがここで行っている仕事へのより多くの投資をもたらし、また、現場で展開されている製品に私たちのSST技術を組み込む商業化パートナーを誘致することにもなるでしょう。」