S kontinuiranim optimizacijama globalnih energetskih struktura i napretkom tehnologija obnovljivih izvora energije, elektronika snage sve značajniju ulogu ima unutar sustava novih energija. Od fotovoltačkih invertora do vjetroelektrana,
S kontinuiranim optimizacijama globalnih energetskih struktura i napretkom tehnologija obnovljivih izvora energije, elektronika snage sve značajniju ulogu ima unutar sustava novih energija. Od fotovoltačkih invertora do sustava za proizvodnju energije iz vjetra, i dalje do sustava za pohranu energije i vozila na obnovljive izvore energije , elektroničke komponente za upravljanje snagom su gotovo svuda prisutne. Međutim, zahtjevi za visokom gustoćom snage, visokom učinkovitošću i produljenim vijekom trajanja rezultiraju time da ove komponente tijekom rada proizvode značajne količine topline. Ako se ta toplina ne upravlja učinkovito, ne samo da smanjuje učinkovitost komponente, već također ozbiljno ugrožava pouzdanost sustava i vijek trajanja. Stoga, kao ključni element termalnog upravljanja u sustavima za upravljanje snagom, dizajn i primjena hladnjaka imaju veliku važnost za razvoj industrije obnovljive energije.
Elektroničke komponente za upravljanje snagom poput IGBT-a, MOSFET-a i dioda za snagu proizvode značajnu količinu topline u uvjetima rada s visokom frekvencijom i visokom snagom. Povećanje temperature dovodi do povećanih gubitaka uslijed preklopne funkcije, povećane impedancije vodljivosti, ubrzanog starenja poluvodičkih materijala te čak može pokrenuti termalni uzlet. Stoga hladnjaci u sustavima za električnu energiju služe ne samo kao pasivni alati za hlađenje, već kao ključni dijelovi koji osiguravaju stabilnost sustava, produljeni vijek trajanja i poboljšanu učinkovitost. Posebno u primjenama obnovljive energije, gdje snopni uređaji često rade neprekidno pod varirajućim okolišnim temperaturama, učinkovitost hladnjaka izravno utječe na pouzdan rad sustava.
Fotovoltački invertori čine jezgru solarnih fotonaponskih sustava, pretvarajući izmjeničnu struju u istosmjernu. Snaga uređaja unutar invertora proizvodi toplinu tijekom radnji visokofrekventnog prebacivanja. Neadekvatno upravljanje toplinom može dovesti do smanjene učinkovitosti invertora ili čak do zaustavljanja rada. Uobičajene konfiguracije rashladnih radijatora uključuju ekstrudirane aluminijske hladnjake i rashladne ploče s tekućinom. Ekstrudirani aluminijski hladnjaci poboljšavaju rasipanje topline kroz optimizirane rebraste strukture, omogućujući prirodnu konvekciju ili hlađenje prisilnim zrakom. Naprotiv, rashladne ploče s tekućinom koriste cirkulirajuće tekućine za odvođenje topline, zbog čega su pogodne za fotovoltaičke invertore s visokom gustoćom snage ili u zatvorenim okruženjima.
Stanice za punjenje proizvode značajnu količinu topline tijekom učinkovitog prijenosa energije, a učinkovitost rashladnog sustava izravno određuje pouzdanost, sigurnost i vijek trajanja. Ključni snopni moduli (kao što su IGBT-ovi ili SiC MOSFET-ovi) imaju značajne gubitke snage prilikom pretvaranja izmjenične struje iz mreže u istosmjernu struju koja je potrebna za bateriju, pri čemu se ta energija oslobađa u obliku topline. Ako se ova toplina ne odvede na vrijeme, ključni komponenti pregrijevaju, što dovodi do smanjenja učinkovitosti, pada performansi ili čak trajnih oštećenja. Učinkovit sustav termalnog upravljanja osnovni je za osiguravanje stabilnog rada stanica za punjenje u uvjetima visoke temperature i opterećenja te održavanje nazivne izlazne snage (npr. 120 kW, 360 kW ili više), što izravno utječe na sigurnost punjenja i korisničko iskustvo.
Trenutačno se za termalno upravljanje kod stanica za punjenje uglavnom koriste dva tehnička pristupa: hlađenje zrakom i hlađenje tekućinom :
1. Radijatori s prisilnim hlađenjem zrakom: Ovo je uobičajeno rješenje za punionice ranije generacije i srednjeg do niskog izlaznog napona. Načelo rada podrazumijeva povećanje površine kontakta između električnih komponenti i zraka putem hladnjaka, a zatim korištenje ventilatora za prisilnu konvektivnu razmjenu topline. Ovaj pristup karakterizira jednostavna konstrukcija i niža cijena, ali ima ograničenu učinkovitost hlađenja, značajan šum ventilatora te osjetljivost na prašinu iz okoline, što otežava zadovoljavanje zahtjeva razvoja sa sve većom gustoćom snage.
2. Sustavi s hlađenjem tekućinom: Za brze punjače velike snage (obično 150 kW i više), hlađenje tekućinom postalo je glavna metoda. Ovaj sustav koristi ploče za hlađenje tekućinom koje čvrsto dodiruju komponente koje proizvode toplinu. Nakon što apsorbiraju toplinu, rashladna sredstva prenose toplinu na udaljen izmjenjivač topline tekućina-tekućina ili tekućina-zrak (glavni hladnjak) radi disipacije. Hlađenje tekućinom znatno nadmašuje zračno hlađenje po učinkovitosti, nudi kompaktniji dizajn, osigurava zatvorenu zaštitu za ključne unutarnje komponente i znatno smanjuje buku. Trenutačno čak i ultra-brzi punjači protežu hlađenje tekućinom do kabela punjača, osiguravajući sigurnost i lagani dizajn pri visokim strujama.
Brzi napredak u području elektronike snage i novih energetskih sustava nameće sve veće zahtjeve za performansama rashladnih tijela. Kroz optimizirani dizajn, pažljiv odabir materijala i inteligentnu kontrolu, rashladna tijela ne samo da učinkovito rješavaju izazove upravljanja toplinom, već i povećavaju učinkovitost sustava, produljuju vijek trajanja komponenti te potiču održivi razvoj tehnologija obnovljive energije. U budućnosti, uz stalni napredak u znanosti o materijalima i tehnika upravljanja toplinom, rashladna tijela postat će nezamjenjivi temeljni sastojci unutar industrije obnovljive energije, pružajući čvrstu tehničku podršku za ostvarenje prijelaza na zelenu energiju.
EN
