EN
Chwarae mae trosfuddwr pŵer rhan hanfodol yn y sefydliadau egni adnewyddadwy trwy drawsnewid a rheoli trydan rhwng cyfeiriad cyson (DC) o ffynonellau fel panelau haul a threftadau o wynt, a'r cyfeiriad newid (AC) a ddefnyddir yn y rhan fwyaf o systemau trydan. Mae'r dyfeisiau hyn yn cyswllt gwahanol rannau'r cadwyn egni, yn sicrhau bod popeth yn gweithio gyda'i gilydd er bod gwahaniaethau yn y lefelau tâl a gofynion pŵer. Cymhwyswch dystiolaeth fel gwrthyddwyr dwygyfeiriol er enghraifft, maen nhw ddim yn newid cyfeiriadau pŵer yn unig ond yn heithrio rheoli egni yn deallus hefyd. Pan mae gwynt yn llachar ar araeau haul yn y dydd, mae'r offer clyfar hyn yn gallu anfon trydan ychwanegol yn uniongyrchol i fannau batris. Yna yn y nos neu yn ystod amseroedd defnydd pennaf, mae'n tynnu grym storiedig yn ôl fel sydd ei angen.
Mae addawdyddion pŵer yn chwarae rôl allweddol yn y systemau egni dosbarthiedig trwy gyswllt gwahanol ffynonellau pŵer, datrysiadau storio, a phwyntiau defnydd lleol â'i gilydd. Pan edrychwn ar feicrogrids yn benodol, mae'r dyfeisiau hyn yn helpu rheoli'r allbwn o fanylau haul, batris, a chynhyrchwyr brys yn ôl beth sydd angen ar hyn o bryd a statws y grid bresennol. Mae'r modelau hybrid aml-borth newydd yn gwneud pethau yn llawer haws ar gyfer peiriannyddion gan eu bod yn cyfuno sawl lwybr egni o fewn un ddyfais. Mae hyn yn lleihau'r cyswlltiadau cymhleth erbyn tua 40% o'i gymharu â'r dulliau hŷn a oedd angen cydrannau ar wahân ar gyfer pob swyddogaeth. Mae'r symlhâd hwn yn bwysig iawn yn enwedig yn y ardaloedd pell a geir angen mynediad i'r trydan, neu safleoedd manwerthu mawr sydd yn newid tuag at ymagweddau egni'n gyntaf. Mae angen i'r systemau hyn weithio'n ddibynadwy bob dydd tra hefyd yn gallu ehangu wrth i'r anghenion tyfu dros amser.
Mae tri metrig sylfaenol yn diffinio effeithloni addasyddion Pŵer yn systemau adnewyddadwy:
Mae'n cynhyrchwyr hefyd yn ymlaen â dwysedd pŵer, gyda thopion uchaf cyrraedd 1 kW/kg tra'n cadw bywyd gweithredol o 50,000 awr. Mae'r fath safonau'n sicrhau perfformiad cryf a chynhyr yn amgylcheddau adnewyddadwy anogaidd, gan gynnal gweithrediad parhaus o dan amrywiaeth o amgylchiadau tywyll a chyflwr llwyth.
Yn ganolbwynt gosodiadau energi adnewyddadwy heddiw mae trydaneg pŵer yn gorwedd, sy'n cymryd y cyfred uniongyrchol sy'n dod yn uniongyrchol o fanylau haul a threinfae wynt a'u trosi'n gyfred newidol y gallwch chi ddefnyddio ar y grid trydanol. Mae'r trosyddion pŵer hyn yn gwneud sawl peth pwysig ar yr un pryd - maen nhw'n rheoli lefelau'r voltedd, cadw amleddau mewn cysondeb, ac yn hidlo'r harmonigau rhwng gwallt sy'n achosi problemau yn ystod y trosglwyddo. Mae hyn yn ein helpu i leddfu coll energi tra'n cadw ansawdd pŵer da trwy'r system gyfan. O ran trosyddion datblygedig yn benodol, rydym yn gweld effeithloni fel uchel â 97.5% wrth droi DC haul yn bŵer AC y gallwch chi ddefnyddio. Mae hyn yn gorchmynion trosyddion hŷn yn amcangyfrif 8 i 12 bwynt canran, gan wneud gwahaniaeth go iawn yn nhermau faint o ynni sy'n cael ei gynhyrchu o'r ffynonellau glân hyn yn y pen draw.
Mae cydrannau fel IGBTau a SiC MOSFETau sydd yn gweithio ar amleddau uchel yn aml yn rhedeg rhwng 50 i 100 kHz, sy'n lleihau tensiwn thermol yn sylweddol mewn cymhariad â technoleg silicon hŷn. Mae rhai profion yn dangos y gall hyn weithiau leihau crynodiad o gwmpas 30-35%, er yn dibynnu ar y cais benodol, mae'r canlyniadau'n amrywio. Mae gwyrdroddion sydd wedi'u cysylltu â'r grid yn dod bellach yn safonol â algorithmiau MPPT yn y dyddiau hyn. Mae'r systemau trydanol hyn yn dilyn y pwyntiau pŵer uchaf a yn codi casglu egni yn fras 20% hyd yn oed pan mae lefelau'r haul yn amrywio trwy'r dydd. Mae hyn yn gwneud eu haddawedigaeth yn llawer gwell ar gyfer amgylchiadau maes go iawn ble nad yw'r patrymau tywyll yn dod yn ôl eu dymuniadau. Mae astudiaeth ddiweddar gan Consegic Business Intelligence yn 2024 yn datgelu pa mor fawr yw'r welliannau hyn yn y systemau rheoli a'u cyfuno â deunyddiau bandiau eang newydd sydd wedi trosi perfformiad y system ar draws sawl diwydiant.
Mae Nitrid Gallium (GaN) a charbad siliciwm (SiC) yn newid unrhyw beth addasydd pŵer yn y systemau grymoedd adnewyddadwy. Fel ystod-leoliad ehangach semiconductors, maen nhw'n cefnogi anweilio'n gyflymach, tyneredd thermol uwch, a chynnydd effeithloni hyd at 98%, gan wneud hynny'n addas ar gyfer integreiddio solar a gwynt o ansawdd uchel.
Mae'r adapyterion yn seiliedig ar GaN yn cyflwyno dwyodde 40% mwy o dwysedd pŵer na'r equivalents siliciwm ac yn lleihau cynhyrchu gwres gan 25%, gan wneud y ddyluniadau ysgafnach a chymeriad llai. Mae hyn yn enwedig yn fuddiol mewn gosodiadau solar dosbarthol ble mae cyfyngiadau o ran lle a phwysau'n cyfyngu ar ddewisiadau trydyddion.
Mae'n integreiddio SiC MOSFETs gyda gyrrwyr GaN yn ynyrtwyr solar yn torri colledion system cyfanswm erbyn 22% y flwyddyn ar gyfer arae 5 MW. Mae'r lleihad hwn yn cyfateb i amcangyfrif $7,200 yn y gynil y flwyddyn fesul megawatt trwy leihau gwastraffu ynni.
Rhagwiriadau'r diwydiant yn rhagweld bod 65% o newyddion solar yn ychwanegu addapteri pŵer yn seiliedig ar GaN erbyn 2026, gan gynyddiad yn y gostau cynhyrchu a harddwch a brofodd yn amgylchedi tymheredd uchel sydd dros 80°C.
Mae asesiwrion pŵer heddiw yn gwneud defnydd o semiconductwyr Nitríd Gallwm ynghyd â dulliau rheoli digidol sy'n gallu cyrraedd lefelau effeithlon o tua 94 i efallai hyd yn o 97 y cant. Y brwydr fawr yma yw bod y cydrannau hyn yn lleihau'r colledion newidio anogaidd tra'n dal yn galluogi gweithrediadau amledd uchel o fewn pecynnau bychain iawn. Ar gyfer aplicaethau egni adnewyddadwy, mae systemau rheoli addaswyr real time hyn yn aml yn cael eu hadeiladu gan ddefnyddio'r 'Field Programmable Gate Arrays'. Maen nhw'n gwneud addasiadau ar y pryd pan gaiff panelau solar eu cwsg neu pan fydd y troweliadau gwynt yn arafu, gan gadw popeth yn rhedeg yn gludadur erioed pa mor anhrefnus yw'r newidion mewn amodau mewnbwn. Mae'r ymatebgarwch o'r fath yn cynorthwyo i gynnal lefelau pwysedd addas fel bod y trydydd yn amlwg yn gy совyd â'r rhwydweithiau trydan presennol, pa bynnag ffordd roedd'r Natur yn eu taflu arnathe.
Mae'r diffyg termig yn cyfrif am 38% o gamgymeriadau add-adapter pŵer mewn gosodiadau solar. Mae dulliau oeri datblygedigfel deunyddiau newid cyfnod a chyllid gwres sy'n cael eu oeri gan hylifynnau oeri yn lleihau tymheredd gweithredu 15°C i 20°C, gan ymestyn bywyd y component am 2°3 mlynedd. Mae cylchlyrau amddiffyn termig bellach yn atal 90% o gau sy'n gysylltiedig â gor-gymryd mewn systemau wedi'u rhwymo â'r grid, yn ôl dadansoddiad diwydiant diweddar.
Mae adroddiad 2023 yr Asiantaeth Ynni Ryngwladol yn cadarnhau bod add-ddyfeiswyr llys-ddraedwyr band eang yn lleihau colli ynni blynyddol byd-eang 142 TWh, digon i bwrw pŵer i 23 miliwn o gartrefi. Mae'r cynnydd effeithlonrwydd hwn yn cyfrannu at welliannau o 12.7% yn y gost lefel o egni (LCOE) ar gyfer prosiectau solar ar raddfa cyfleusterau, gan wella buddioldeb economaidd.
Mae rhagor o beirianwyr yn y dyddiau hyn yn troi at systemau rheoli rhagdybiedig sy'n cyfuno technegau dysgu peiriannau â dulliau traddodiadol o reoli cyfred hysteresis. Beth sy'n gwneud y gosodiadau hyn yn seith am ddod o hyd yw eu gallu i drin allbwnau pŵer sy'n amrywio o 50 watau i hyd at 50 cilowatau heb golli cymeriad. Maen nhw'n cadw cyfanswm y distorsion harmonig o dan reolaeth yn llai na 3%, hyd yn oed pan mae'r lwytau'n newid o amgylch. Ac yma ryw beth yn wirioneddol anhygoel: pan mae ysgogiad ar y rhwydwaith pŵer, mae'r systemau hyn yn ymateb o fewn dwy filisecond yn union. Yn wir, mae hyn yn amcangyfrif 60 y cant yn gyntag na'r hyn rydym yn ei weld gyda chynlluniau hŷn. Beth sy'n dod allan o hyn? Systemau sy'n aros yn hyblyg a phrifriol rhag ofn y byd amheusach y gall y amgylchedd gael.
Yn 2023, mae gosodiad solar enfawr o 500 megawatt yn y gorllewin wedi newid yr hen ddirwydroedd silicon am addapteri pŵer GaN chwyso. Yn ystod y prynhawnau cynnes pan mae'r haul yn llachar, mae'r systemau newydd yn cyrraedd tua 98.5% effeithloni, sy'n gorchfygu'r modelau hŷn o fewn tua 4%. Hynod o dditectif. Beth sy'n well na hynny? Mae'r technoleg newydd wedi lleihau'r dadfodau anogaidd hynny mewn maint o 40% wrth i lefelau'r haul newid yn ystod y dydd. Mae'r profiad hwn yn dangos bod deunyddiau bandgap eang yn gweithio'n wych ar raddfa drosedd ar gyfer prosiectau adnewyddadwy mawr, rym a roedd llawer o arbenigwyr yn ei ragweld ond heb ei weld yn cael ei brofi ar raddfa mor fawr â hyn o'r blaen.
Mae adapyterion GaN yn costio tua 28% mwy na rhai silicien arferol yn y llefyr cyntaf, ond mae ganddynt oes gwasanaeth o amgylch 15 o flynyddoedd mewn gosodiadau sôl masnachol sy'n gwneud eu cost yn werth chweil ym mherthnas o hyd. Mae cwmnïau'n adrodd am tua 40% llai o gostau cynnal a chadw pan roedden nhw'n defnyddio'r offer hyn, a hefyd maen nhw'n cynhyrchu tua 22% mwy o bŵer yn y pen draw. Ar gyfer busnesau sydd â chlirio ar ymwybyddiaeth garbon, mae'r fath dechnoleg yn rhoi blyg arnynt. Yn ôl adroddiad marchnad diweddar o 2024, gellir disgwyl gweld cynnydd yn y defnydd o adapyterion uwch yn tyfu ar gyflymder o tua 8% y flwyddyn ar draws systemau egni adnewyddadwy yr Unol Daleithiau hyd at 2030. Mae'r ffordd ar y trywydd yn dangos bod pobl yn dechrau credu bod y fath investio'n werth chweil dros amser er y prisiau cychwynnol uwch.
Mae troseddau pŵer y dyfodol yn dod yn llawer mwy na dyfeisiau masnachol i oogi nhw'n dod yn rhanau o'r torfan smart sydd yn gallu rheoli'r voltedd eu hunain o fewn gosodiadau hŷn a gwynt a storio. Mae rhai modelau newydd eisoes yn cynwys algorithmiau dysgu peirianyddol sy'n rhagweld newidion ynni'n gywir hyd yn o leia 90 y cant yn ôl profion diweddar. Mae hyn yn caniatáu iddynt wneud addasiadau cyn i broblemau ddigwydd a'u gwneud yn gweithio'n hyblyg â'r dechnoleg torfan smart sydd yn bodoli. Gyda ffynonellau ynni adnewyddadwy yn disgwyl tyfu tan 3 gwaith erbyn 2040 fel y nodir yn y ffordd seros ynni'r Asiantaeth Ynni Rhyngwladol, bydd y troseddau datblygedig hyn yn chwarae rhan hanfodol yn llawar y gymhlethedd hon a'r gwaith yn parhau'n sefydlog. Maen nhw'n cynrychioli rhan allweddol i sicrhau ein bod yn gwneud y defnydd gorau o ein buddsoddiadau ynni glân yn y dyfodol.
Mae addawswyr pŵer yn cynnwys electronig pŵer, trosweithyddion a hanynau tueddredig fel IGBTs, SiC MOSFETs neu GaN fel arfer. Mae'r cydrannau hyn yn gweithio gyda'i gilydd i drosi a rheoli trydan o DC i AC, rheoli llif ynni a sicrhau effeithloni a sefydlogrwydd.
Mae GaN yn cael ei ffafrio am ei dwysedd bŵer uwch, ei effeithloni fwy ac am gynhyrchu llai o wynt yn cymharu â siliciwm. Gall addawswyr yn seiliedig ar GaN gyrraedd effeithloni trosi hyd at 98% ac maent yn fwy crybyg, sy'n fuddiol mewn sefyllfaoedd ble mae gofod a phwysau yn gyfyngiadau.
Dulliau o ogleddu uwch, fel deunyddiau newid cyflwr a chynhesyddion ogledd llydrol, yn lleihau tymhereddau gweithio ac yn estyn oes cydrannau trwy leihau tensiwn thermol. Mae hyn yn arwain at addawswyr pŵer sydd yn hydri hirach a'n lleihau'r risg o fethiannau sydd yn gysylltiedig â gorgynhesu.
Mae'r cynydd yn y defnydd o addawdwrion pŵer yn seiliedig ar GaN yn cael ei gyrru gan ffactorau fel gostau cynhyrchu sydd yn gostwng, parhadwyedd a brofis yn amgylchedi tymheredd uchel, a gwell effeithloni a pherfformiad yn ychydig dros addawdwrion yn seiliedig ar siliciwm traddodiadol.
