Att generera kraft från solen är inte problemet. Tekniken har funnits där i decennier. Att lagra den kraften effektivt, dock, har varit en utmaning.

Det är därför som energidepartementet har tilldelat 3 miljoner dollar till ingenjörsforskare vid University of Texas i Austin för att övervinna akilleshälen i solenergihistorien sedan dag ett:hur man lagrar sin energi.

Hittills, de flesta stora solenergisystem är skrymmande och dyra, med ineffektiv lagringskapacitet. Energi som kommer från befintliga solenergisystem måste förvaras i lagringssystem utanför generatorerna som skapar kraften. Med andra ord, två separata system krävs för att säkerställa framgångsrik drift.

Men experter från UT:s Cockrell School of Engineering har utvecklat ett sätt att integrera solenergiproduktion och lagring i ett enda system, effektivt minska kostnaden med 50 procent. UT-projektet kommer att utveckla nästa generations fotovoltaiska växelriktare, kallas även modulär, multifunktion, multiport- och medelspänningsverktyg för kiselkarbid i allmänt användbar skala.

Kollektivt, den kombinerade teknologin är känd som en M4-omvandlare-deras huvudsakliga funktion är omvandlingen av likström från solpaneler till medelspänningsväxelström, vilket eliminerar behovet av en skrymmande och dyr lågfrekvent transformator.

El- och datorteknikprofessor Alex Huang, som leder Semiconductor Power Electronics Center i Cockrell School och arbetar med UT Center for Electromechanics, är den främsta utredaren för detta DOE-finansierade projekt. Han tror att M4 Inverter kommer att skapa effektivitet på olika sätt.

"Vår lösning för solenergilagring minskar inte bara kapitalkostnaderna, men det minskar också driftskostnaden genom sina multifunktionella funktioner, "Sade Huang." Dessa funktioner kommer att säkerställa att morgondagens elnät kan vara värd för en högre andel solenergi. Genom att kraftigt minska effekten av intermittens av solenergi på nätet och tillhandahålla stöd för nätstyrning, M4 Inverter ger samma motståndskraft som alla fossila bränsledrivna nät. "

En sådan ytterligare funktion är möjligheten att tillhandahålla snabb frekvenskontroll, vilket skulle hindra ett solcellsdrivet nät från att uppleva strömavbrott på dagar då stort molntäcke kan hindra solodling.

För att uppnå den effektivitetsnivå som krävs för att omvandla solenergin till elnätet, nya elektronikbrytare av kiselkarbid kommer att användas i M4 Inverter. Behovet av en skrymmande 60-hertz-transformator elimineras också i M4-omformaren för att ytterligare öka effektiviteten och för att minska kapital- och installationskostnaden. Konstruktionen av systemet kommer att baseras på det modulära byggstenskonceptet som ytterligare sänker tillverkningskostnaderna och ger tillförlitlig drift genom en strömbackup. Teamet kommer att samarbeta med Electric Reliability Council of Texas, Toshiba International, Wolfspeed och Opal-RT, liksom Argonne National Lab.

DOE beviljade 20 miljoner dollar i finansiering för nio projekt för att främja elektronik inom solenergi i ett tidigt skede. De valda projekten ansågs vara avgörande för att hantera utmaningarna för solceller med tillförlitlighet, sänka kostnaden för att installera och underhålla ett solcellsanläggning och uppnå DOE:s mål att halvera kostnaden för el för ett solsystem till 2030.