Generare energia dal sole non è il problema. La tecnologia esiste da decenni. Memorizzare quella potenza in modo efficiente, però, è stata una sfida.

Ecco perché il Dipartimento dell'Energia ha assegnato 3 milioni di dollari ai ricercatori di ingegneria dell'Università del Texas ad Austin per superare il tallone d'Achille della storia dell'energia solare sin dal primo giorno:come immagazzinare la sua energia.

Ad oggi, la maggior parte dei principali sistemi di energia solare sono ingombranti e costosi, con capacità di stoccaggio inefficiente. L'energia proveniente dagli impianti solari esistenti deve essere alloggiata in sistemi di accumulo al di fuori dei generatori che creano l'energia. In altre parole, sono necessari due sistemi separati per garantire il corretto funzionamento.

Ma gli esperti della Cockrell School of Engineering di UT hanno sviluppato un modo per integrare la generazione e lo stoccaggio di energia solare in un unico sistema, riducendo efficacemente i costi del 50 percento. Il progetto UT svilupperà la prossima generazione di inverter fotovoltaici su larga scala, detto anche modulare, multifunzione, inverter solari in carburo di silicio multiporta e di media tensione.

Collettivamente, le tecnologie combinate sono note come inverter M4 - la loro funzione principale è la conversione della corrente continua in uscita dei pannelli solari in corrente alternata di media tensione, che elimina la necessità di un trasformatore a bassa frequenza ingombrante e costoso.

Professore di ingegneria elettrica e informatica Alex Huang, che dirige il Semiconductor Power Electronics Center della Cockrell School e collabora con il Center for Electromechanics di UT, è il principale investigatore principale di questo progetto finanziato dal DOE. Crede che l'inverter M4 creerà efficienze in vari modi.

"La nostra soluzione per l'accumulo di energia solare non solo riduce i costi di capitale, ma riduce anche i costi operativi grazie alle sue capacità multifunzionali, " Huang ha detto. "Queste funzionalità garantiranno che le reti elettriche di domani possano ospitare una percentuale maggiore di energia solare. Riducendo notevolmente l'impatto dell'intermittenza dell'energia solare sulla rete e fornendo supporto alla gestione della rete, l'M4 Inverter offre la stessa resilienza di qualsiasi rete alimentata a combustibili fossili."

Una di queste funzionalità aggiuntive è la capacità di fornire un controllo rapido della frequenza, che impedirebbe a una rete a energia solare di subire blackout nei giorni in cui una grande copertura nuvolosa potrebbe ostacolare l'agricoltura solare.

Per raggiungere il livello di efficienza necessario per convertire l'energia solare nella rete elettrica, nuovi interruttori elettronici di potenza in carburo di silicio verranno utilizzati nell'inverter M4. Nell'inverter M4 viene eliminata anche la necessità di un ingombrante trasformatore da 60 hertz per aumentare ulteriormente l'efficienza e ridurre il capitale e i costi di installazione. La costruzione del sistema si baserà sul concetto di blocco modulare che riduce ulteriormente i costi di produzione e fornisce un funzionamento affidabile attraverso un backup dell'alimentazione. Il team collaborerà con l'Electric Reliability Council of Texas, Toshiba International, Wolfspeed e Opal-RT, così come Argonne National Lab.

Il DOE ha assegnato 20 milioni di dollari in finanziamenti per nove progetti per far progredire le tecnologie elettroniche per l'energia solare in fase iniziale. I progetti scelti sono stati ritenuti fondamentali per affrontare le sfide dell'affidabilità del solare fotovoltaico, abbassare i costi di installazione e manutenzione di un sistema di energia solare fotovoltaica e raggiungere l'obiettivo del DOE di dimezzare il costo dell'elettricità per un sistema solare entro il 2030.