Effektiv effektelektronik kan give energibesparelser

Strategisk investering har skabt nyt stærkt forskningsfelt i Danmark

To investeringer fra Innovationsfonden har på mindre end 10 år gjort Danmark og Aalborg internationalt anerkendt for forskning i pålidelig effektelektronik.

Siden 2011 er et stærkt og internationalt anerkendt forskningsmiljø inden for pålidelig effektelektronik vokset frem på Aalborg Universitet. I dag arbejder næsten 100 forskere på Aalborg Universitet med effektelektronik.

På et næsten uprøvet forskningsområde har forskerne i løbet af syv år publiceret mere end 450 videnskabelige artikler og konferenceartikler.

Flere af publikationerne er blevet citeret igen og igen af andre videnskabelige tidsskrifter. Flere af de videnskabelige artikler har vundet priser og anbefales af anerkendte tidsskrifter som obligatorisk læsning for studerende på ingeniøruddannelser.

- Innovationsfondens engagement i de her projekter har gjort, at vi har kunnet opdyrke et område inden for forskningen, som giver stor værdi for samfundet. Vi har ramt et område, som der ikke var ret meget fokus på tidligere - heller ikke i industrien. Nu efterspørger de betydelig viden inden for området for at kunne forbedre deres produkter på sigt, siger professor og leder af CORPE Frede Blaabjerg fra Aalborg Universitet.

I 2015 var Frede Blaabjerg den mest citerede forsker i verden inden for emnet ’ingeniørvidenskab’.

Læs også: Dansk energiforsker mest citerede i verden

Nye testmetoder og testudstyr

Effektelektronik bruges i alle former for elektronisk udstyr, hvor en spænding skal tilpasses. Eksempelvis når energien fra en vindmølle skal konverteres til at kunne sendes ud på el-nettet. Eller når spændingen fra el-nettet skal tilpasses behovet i et elektrisk apparat, for eksempel en mobiloplader.

Hvis konverteren i en vindmølle eller en grundvandspumpe pludselig brænder sammen, har det store konsekvenser for vand- og elforsyningen. Og regningen for sådan et nedbrud kan løbe op i mange millioner kroner for bare at finde frem til fejlen og udbedre den.

Forskerne på Aalborg Universitet har i CORPE og IEPE arbejdet med at udvikle mere pålidelig effektelektronik, som holder længere.

De har lavet nye modeller til at forudse, hvor lang tid et stykke effektelektronik kan holde afhængig af de forhold, apparatet udsættes for, og de har udviklet nye metoder til at forudse nedbrud.

- I takt med at, vi går over til mere energirigtige og bæredygtige løsninger, stiger behovet for pålidelig og robust effektelektronik og for at kunne forudsige effektelektronikkens pålidelighed. Det er især vigtigt for løsninger til kritisk infrastruktur, siger Global Technology Director Thorkild Kvisgaard fra Grundfos.

Grundfos er en af de oprindeligt fire store danske virksomheder, der var partnere i CORPE.

Et konkret resultat af forskningen er metoder og udstyr, som muliggør markant reduktion af testtider på effektelektronik.

Tidligere tog en accelereret levetidstest for eksempel 15 måneder, men kan nu gennemføres på få dage eller uger og samtidig give et langt mere detaljeret billede af fejlmekanismerne, fortæller Thorkild Kvisgaard.

Metoderne kan anvendes bredt til levetidstest af effektelektronikken i eksempelvis pumper eller til at forudsige eventuelle nedbrud i en vindmølle.

Læs også: Vi startede forskningsprojektet med at sprænge transistorer i luften

Udenlandske virksomheder og universiteter følger Danmark

Med investeringerne i CORPE og IEPE har Innovationsfonden været med til at skabe et forskningsmiljø i Danmark, som er blevet internationalt kendt. Flere anerkendte udenlandske forskere inden for effektelektronik er blevet gæsteforskere på Aalborg Universitet.

I oktober 2018 er Aalborg Universitet vært for ESREF (http://www.esref2018conf.org/), som er en af verdens største videnskabelige konferencer inden for pålidelig elektronik.

Og flere store internationale virksomheder som Fuji, Schneider Electric, Sanken og Woodward har indgået samarbejde med forskningscenteret i Aalborg.

Hos Grundfos mærker man også, at virksomhedens engagement i CORPE og IEPE giver international indflydelse og gennemslagskraft i forhold til deres teknologisamarbejdspartnere.

- Vi har fået opbygget et stærkt felt på effektelektronikområdet i Danmark, som anerkendes af mange af de store internationale virksomheder, som vi samarbejder med, siger Thorkild Kvisgaard.

De to forskningsprojekter

  • IEPE Intelligent and Efficient Power Electronics
  • CORPE Center Of Reliable Power Electronics

Udvikling af forskningsfelt fortsætter

CORPE- og IEPE-projekterne er begge officielt afsluttet i 2016. Både virksomheder og forskere er dog ivrige efter at arbejde videre med udviklingen af fremtidens mere pålidelige og driftssikre effektelektronik.

Innovationsfonden er derfor gået sammen med Aalborg og Syddansk Universitet og det kinesiske universitet City University of Hong Kong om det næste forskningsprojekt. Advanced Power Electronic Technology and Tools (APETT) hedder projektet, og målet er gennem solid forskning at udvikle effektelektronik, som fylder mindre, så fremtidens apparaters størrelse kan halveres.

Herudover fokuserer projektet på udvikling af simuleringsværktøjer og modeller, som muliggør en digital repræsentation (digital twin) af løsningerne – alt sammen med det formål at reducere udviklingsomkostninger og samtidig øge pålideligheden.

Samtlige virksomheder i de to tidligere projekter deltager i APETT.