Dim05172022

Darrera actualitzacióDil, 09 Mai 2022 2pm

Back Estàs aquí:Inicio Tecnologies físiques Laboratoris Electrònica contra el canvi climàtic

Electrònica contra el canvi climàtic

La nova electrònica de potència ofereix dispositius capaços de treballar en condicions molt extremes i d'afrontar els reptes de les renovables. El nou LIA Wide-Lab hispano-francès, del CSIC i el CNRS, treballa en aquest àmbit.

 

Las turbinas eólicas, que pueden generar grandes voltajes, es un sector que se puede beneficiar de la nueva electrónica de potencia.

El passat 21 de març es va presentar el Laboratori Internacional Associat LIA WIDE-Lab, dedicat a tecnologies d'electrònica de potència. Es tracta de l'associació de tres grups de recerca: l'Institut de Microelectrònica de Barcelona (IMB-CNM) del CSIC, del Laboratoire Ampère (INSA-Lyon), del CNRS, i del Laboratoire d’Analyse et d’Architecture des Systèmes (LAAS), a Toulouse, també del CNRS.

L'electrònica de potència és la que està darrere dels dispositius que regulen l'ús de l'energia que fan servir els aparells electrònics, electrodomèstics o automòbils. Així, els carregadors dels mòbils, els convertidors de l'anomenada tecnologia "inverter", els sistemes de potència dels cotxes elèctrics... La millora d'aquests dispositius en els últims anys és el que ha permès tenir aparells que estalvien electricitat, que regulen l'energia consumida i la que es pren de la xarxa. Però en el context actual de canvi climàtic, serà encara més essencial, ja que es planteja el gran repte de tenir infraestructures que permetin reduir la nostra dependència dels combustibles fòssils. Aquest és un dels eixos fonamentals del proper programa europeu d'investigació Horizon 2020.

Materials de nova generació

Fins ara, els dispositius de potència es realitzen en silici. Però el silici té limitacions en condicions extremes, com l'alta tensió i les altes temperatures. En els últims anys s'han començat a investigar l'ús de nous materials: el carbur de silici, el nitrur de gal•li i el diamant. Són els anomenats materials "wide bandgap", que permetrien sistemes de potència molt més eficients, materials molt robustos, adequats per treballar en condicions molt extremes. Les tecnologies de carbur de silici i de nitrur de gal•li estan prou madures per poder oferir ja alternatives a la indústria.

José Millán, professor d'investigació del CSIC i líder del laboratori de l'IMB-CNM que s'integra el en LIA Wide Lab explica que "quan es sobrepassen els 200 graus C de temperatura, el silici deixa de ser semiconductor. I com més gran sigui la potència d'un dispositiu, també serà més gran la quantitat de calor que es generarà. El carbur de silici evacua molt millor la calor dissipada , el que li permet resistir temperatures molt més altes."

Foto de familia de la pasada presentación del LIA Wide-Lab en Barcelona.

En las renovables, la nueva electrónica de potencia será  crucial

Un altre avantatge del carbur de silici és que és molt més fàcil d'encapsular que el silici (en el cas del segon, l'encapsulació és tant o més costosa que la pròpia fabricació del xip) . "Això és essencial si es pensa en aplicacions com l'automoció elèctrica", segueix el professor Millán, "on cal posar els dispositius de potència al costat del motor, on ha de quedar prou protegit i ha de resi¬stir altes temperatures."

En totes les aplicacions de gran potència elèctrica, com és el sector de les renovables, conclou Millán, la nova electrònica de potència serà crucial. Així, en les plaques solars, que arriben a temperatures puntuals molt altes; les turbines eòliques, que poden desenvolupar grans voltatges; o la xarxa elèctrica intel•ligent ('smart grid'), que ha d'ajustar la distribució d'electricitat a punts i consumidors amb necessitats molt dispars.

També sensors biomèdics i un demostrador de raig X

Hi ha més exemples de desenvolupaments. Un és el dels sensors biomèdics, com les agulles d'impedància en carbur de silici que s'estan desenvolupant a l'IMB-CNM. En aquest cas, el carbur de silici ofereix l'avantatge de ser un material molt més robust que el silici, el que minimitza gairebé a zero el risc de trencament. Un altre exemple és el d'un demostrador de raigs X que estan desenvolupant a l'IMB-CNM amb la Universitat de Delft (Països Baixos) i l'empresa Philips. En aquest cas, s'ha aconseguit un aparell de raigs X que no només ha reduït la mida i el pes de forma general sinó que s'aconsegueix que una menor radiació. "L'aparell", aclareix José Millán, "treballa a major freqüència, el que fa que sigui molt més ràpid i, en conseqüència, la radiació rebuda és menor".

Enlace al LIA Wide-LAb: http://wide-lab.eu/

Relacionat: La nova electrónica de potència, missió a Mercuri