Tampereella kehitetään malleja energiahävikin pienentämiseksi

Tampereen yliopiston sähkömekaniikan tenure track -tutkija Paavo Rasilo on saanut Euroopan tutkimusneuvoston (ERC) 1,5 miljoonan euron suuruisen Starting Grant -apurahan tutkimukselle, jossa kehitetään malleja sähkömagneettisten tehohäviöiden ymmärtämiseksi tehoelektroniikkalaitteissa.

Euroopan unionin alueella menetetään vuosittain miljardeja euroja tehoelektroniikkalaitteiden energiahäviöihin. Suomessa vuotuinen energiahäviö on arviolta vähintään 90 miljoonaa euroa.

Paavo Rasilo sai EU-rahoituksen johtamalleen tutkimushankkeelle, jossa kehitetään mallinnustyökaluja tehoelektroniikkalaitteiden energia- ja materiaalitehokkuuden parantamiseksi.

Tehoelektroniikkaa käytetään sähköenergian muokkaukseen, esimerkiksi tasavirrasta vaihtovirraksi tai toisinpäin. Tehoelektroniikkaa tarvitaan esimerkiksi sähkömoottorien ohjaukseen, ja sitä löytyy myös monista kodin laitteista, kuten tietokoneiden teholähteistä ja latureista.

Suuri osa tehoelektroniikkalaitteiden painosta ja energiahäviöistä johtuu niissä tarvittavista magneettisista komponenteista, eli rautasydämisistä kuristimista ja muuntajista.

Rasilo arvioi, että 30 prosenttia kaikesta tuotetusta sähköenergiasta kulkee nykyisin tehoelektroniikkalaitteiden läpi. Osuuden odotetaan nousevan 80 prosenttiin 10–15 vuoden aikana.

Laitteiden lisääntyminen johtuu siitä, että tulevaisuuden älykkäässä sähköverkossa käytetään nykyistä enemmän tasavirtaa. Myös uusiutuvien energialähteiden kuten tuulivoiman ja aurinkopaneelien sekä datakeskusten kytkeminen verkkoon vaatii ympärilleen tehoelektroniikkaa.

Rasilon kehitteillä olevat mallit auttavat pienentämään sähköenergian muokkauksesta johtuvia hiilidioksidipäästöjä. Mallit edesauttavat sitä, että Suomi voi paremmin saavuttaa Euroopan komission sille asettamat päästötavoitteet.

Merkittävät energiahävikit ovat laajasti tiedossa, mutta keinoja niiden pienentämiseksi ei ole olemassa. Sähkötekniikan alalta puuttuu tehokkaita mallinnustyökaluja siihen, miten voitaisiin suunnitella pienemmän hävikin laitteita.

– Pyrimme kehittämään menetelmiä, joilla pystytään tarkemmin ymmärtämään häviöiden syntymekanismeja magneettisissa materiaaleissa ja käämityksissä. Kun ilmiöt ymmärretään paremmin, voivat insinöörit suunnitella parempia laitteita.

ERC Starting Grant on tarkoitettu huippututkijoille, joilla on 2–7 vuoden kokemus väitöskirjansa valmistumisen jälkeen. Euroopan tutkimusneuvosto myönsi yhteensä 603 miljoonaa euroa 408 eurooppalaiselle tutkijalle Horisontti 2020 -ohjelmasta.

Lisätietoja:
Sähkömekaniikan tenure track -tutkija Paavo Rasilo, paavo.rasilo(at)tuni.fi