Чтобы устранить неэффективность передачи электроэнергии по интеллектуальным сетям, инженеры Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса (LLNL) разработали выключатель с подсветкой, который при полном развертывании способен сократить выбросы углерода более чем на 10%.
Транзисторная технология, способная передавать высокое напряжение постоянного тока по линиям сети и переключать высокое напряжение в 10 раз быстрее, чем современные твердотельные устройства, была передана калифорнийской компании для коммерческого использования.
Ученый LLNL Стивен Сампаян, первоначальный главный исследователь проекта, сказал, что устройство можно использовать для эффективного управления и передачи мощности с существенно меньшими потерями энергии. Позволяя большему количеству энергии поступать в энергосистему, развертывание устройств в интеллектуальных сетях приведет к уменьшению образования углекислого газа в зависимости от количества используемой энергии. Исследователи пришли к выводу, что это потенциально может сократить выбросы CO2 на миллиарды метрических тонн в год.
— Новое и более быстрое высоковольтное устройство, подобное транзистору, достигает апогея, — сказал Сампаян, — Настоящим прорывом является то, что мы впервые смогли провести объемную проводку электричества с помощью управления освещением. Большинство существующих сейчас выключателей света использовались в качестве двухпозиционных выключателей, которые практически не контролируются. Это больше, чем двухпозиционный переключатель — эта технология позволяет пользователям возможность более эффективно управлять мощностью, по сути имитируя транзистор.
Устройство, работающее на лазерных диодах, изготовлено из кристаллов карбида кремния, способных блокировать, по крайней мере, на порядок более высокие электрические поля, чем обычный кремний. Исследователи LLNL заявили, что они измерили исключительно стабильную выходную мощность в более широком диапазоне частот по сравнению с существующими технологиями преобразования энергии из кремния или карбида кремния.
В испытательных тестах прототип устройства продемонстрировал частоту переключения более 125 килогерц (кГц) при 20 киловольтах (кВ) — уровень производительности примерно в 6—10 раз быстрее, чем у существующих транзисторных устройств. По словам исследователей, эта значительно улучшенная производительность снижает электрические потери, которые обычно рассеиваются в виде тепла.
Например, устройство теряет менее 5% своей выходной мощности на частотах до 125 кГц. Для сравнения, типичный биполярный транзистор на 6,6 кВ теряет 90% своей выходной мощности, когда частота переключения приближается к 10 кГц. Новая технология полевых транзисторов из карбида кремния на 15 кВ и полевых транзисторов (MOSFET) из карбида кремния (MOSFET) работает немного лучше, достигая 25 кГц при 75% потерь.
