La production d'électricité à partir du soleil n'est pas le problème. La technologie existe depuis des décennies. Stocker cette énergie efficacement, cependant, a été un défi.

C'est pourquoi le ministère de l'Énergie a accordé 3 millions de dollars à des chercheurs en ingénierie de l'Université du Texas à Austin pour surmonter le talon d'Achille de l'histoire de l'énergie solaire depuis le premier jour :comment stocker son énergie.

À ce jour, la plupart des grands systèmes d'énergie solaire sont encombrants et coûteux, avec une capacité de stockage inefficace. L'énergie provenant des systèmes d'énergie solaire existants doit être stockée dans des systèmes de stockage à l'extérieur des générateurs qui créent l'électricité. En d'autres termes, deux systèmes distincts sont nécessaires pour assurer le bon fonctionnement.

Mais les experts de la Cockrell School of Engineering de l'UT ont développé un moyen d'intégrer la production et le stockage d'énergie solaire dans un seul système, réduire efficacement le coût de 50 pour cent. Le projet UT développera la prochaine génération d'onduleurs photovoltaïques à grande échelle, également appelé modulaire, multifonction, onduleurs solaires au carbure de silicium multiports et moyenne tension.

Collectivement, les technologies combinées sont connues sous le nom d'onduleur M4 - leur fonction principale étant la conversion du courant continu de sortie des panneaux solaires en courant alternatif moyenne tension, ce qui élimine le besoin d'un transformateur basse fréquence encombrant et coûteux.

Professeur de génie électrique et informatique Alex Huang, qui dirige le Semiconductor Power Electronics Center de la Cockrell School et travaille avec le UT Center for Electromechanics, est le chercheur principal principal de ce projet financé par le DOE. Il pense que l'onduleur M4 créera des gains d'efficacité de diverses manières.

"Notre solution de stockage d'énergie solaire réduit non seulement les coûts d'investissement, mais il réduit également le coût d'exploitation grâce à ses capacités multifonctionnelles, ", a déclaré Huang. "Ces fonctionnalités garantiront que les réseaux électriques de demain pourront accueillir un pourcentage plus élevé d'énergie solaire. En réduisant considérablement l'impact de l'intermittence de l'énergie solaire sur le réseau et en fournissant un soutien à la gouvernance du réseau, l'onduleur M4 offre la même résilience que n'importe quel réseau alimenté par des combustibles fossiles."

Une de ces fonctionnalités supplémentaires est la possibilité de fournir un contrôle de fréquence rapide, ce qui empêcherait un réseau solaire de subir des pannes d'électricité les jours où une grande couverture nuageuse pourrait obstruer l'agriculture solaire.

Pour atteindre le niveau d'efficacité nécessaire pour convertir l'énergie solaire au réseau électrique, de nouveaux commutateurs électroniques de puissance en carbure de silicium seront utilisés dans l'onduleur M4. Le besoin d'un transformateur 60 hertz encombrant est également éliminé dans l'onduleur M4 pour augmenter encore l'efficacité et réduire les coûts d'investissement et d'installation. La construction du système sera basée sur le concept de bloc de construction modulaire qui réduit davantage les coûts de fabrication et fournit un fonctionnement fiable grâce à une alimentation de secours. L'équipe travaillera en partenariat avec l'Electric Reliability Council of Texas, Toshiba International, Wolfspeed et Opal-RT, ainsi que l'Argonne National Lab.

Le DOE a accordé un financement de 20 millions de dollars pour neuf projets visant à faire progresser les technologies électroniques d'énergie solaire à un stade précoce. Les projets retenus ont été jugés critiques pour relever les défis de fiabilité du solaire photovoltaïque, réduire le coût d'installation et de maintenance d'un système d'énergie solaire photovoltaïque et atteindre l'objectif du DOE de réduire de moitié le coût de l'électricité pour un système solaire d'ici 2030.