Energieffektiv spänningsomvandling för ellaster i byggnader

För att få rätt spänning i apparater, som exempelvis belysning, tv och köksapparater så sker en omvandling i tre steg: först från växelspänning, därefter till likspänning och sedan via en DC-DC-omvandlare som gör att produkten i fastigheter får användbar likspänning. I varje omvandlingssteg sker förluster och det är framförallt i sista steget som de stora förlusterna sker, där är förlusterna 10‒25 procent beroende på produkt. Ändå har intresset för att minska dessa förluster varit relativt litet, särskilt om man jämför med annan energibesparing.

‒ Orsaken till att det varit så litet intresse för dessa förluster är för att fokus ligger på att produkterna ska vara billiga. Nu finns ett ökat intresse för miljöfrågor och för certifiering av fastigheter, vilket gör att det även finns ett ökat intresse att få en energieffektiv energiomvandling i byggnader, säger Torbjörn Thiringer, professor i elektroteknik vid Chalmers och den som leder projektet ”Energieffektiv spänningsomvandling för ellaster i byggnader”.

Frågan blir också allt mer aktuell i samband med att byggnader blir energitätare och i högre utsträckning behöver komfortkyla för att få en behaglig inomhustemperatur.

‒ När fastigheter behöver värmas, är det inte lika stort problem om apparater avger värme, som när byggnaden behöver kylas. Då är det olyckligt om förlusterna i apparaterna ökar kylbehovet ytterligare, säger Torbjörn Thiringer.

‒ Det krävs lika mycket energi för att kyla bort förlustenergin i byggnaden som det krävs att producera den. Det blir därmed en fördubbling av negativa konsekvenser av den dåliga verkningsgraden, förklarar Torbjörn Thiringer.

I projektet kommer forskarna att utgå från mätdata från huvudsakligen småhus, men även kontorsfastigheter. Det kommer att handla om mätningar på såväl systemnivå som på olika apparater i byggnaden. Utifrån hur lastkurvorna ser ut kommer man att identifiera ett antal olika fall av kraftelektroniska omvandlare och studera dessa mer ingående. Det kommer att genomföras test av olika förbättringar genom nya topologier och genom att använda nya halvledarmaterial som galliumnitrid och kiselkarbid. Beroende på hur stor tillgången är av el till byggnaden görs en livscykelkostnadsanalys för att därigenom se hur stor energibesparing man kan uppnå.

Energimyndigheten, som finansierar projektet via E2B2, bedömer projektets energipotential som relativt stor om man kan genomföra en storskalig användning av projektresultaten. Detta genom att en effektivisering av befintliga konverteringar är ett snabbare sätt att uppnå energieffektiv konvertering än att växla nätet till likström. Förlusterna i konverteringen kan dock aldrig komma ner till noll, vilket gör det långsiktigt som en mindre energieffektiv lösning än att övergå till likströmsnät ‒ men den är å andra sidan betydligt enklare att ta ut på marknaden.

Intervjun är skriven av Ann-Sofie Borglund vid projektets början

Till projektets resultat