Hỗ trợ sản xuất điện gió toàn cầu bằng chất bán dẫn điện


Trong phong trào phi cacbon hóa, năng lượng tái tạo như điện gió và điện mặt trời đang ngày càng trở nên phổ biến trong những năm gần đây. Điện áp và tần số của sản lượng điện gió có thể thay đổi tùy thuộc vào sức mạnh của gió và các yếu tố khác. Do đó, tại Nhật Bản, cần phải chuyển đổi tần số thành 50 Hz ở phía đông và 60 Hz ở phía tây. Quá trình này được xử lý bởi các chất bán dẫn công suất trong bộ chuyển đổi công suất. (Xem hình minh họa ở trên.) Fuji Electric đã thành công trong việc tạo ra các chất bán dẫn công suất cho các hệ thống tạo năng lượng tái tạo này có kích thước nhỏ hơn và hiệu suất cao hơn. Các chất bán dẫn công suất của chúng tôi hỗ trợ Vestas, công ty tự hào có thị phần hàng đầu thế giới về thiết kế, sản xuất và bán tua bin gió.
Hỗ trợ các nhà sản xuất tua bin gió hàng đầu thế giới

Ở miền bắc Đan Mạch, bạn có thể thấy những dãy tua-bin khổng lồ tạo ra năng lượng gió. Những tua-bin này sử dụng các mô-đun IGBT công suất lớn, một trong những chất bán dẫn điện của Fuji Electric. Yusuke Sekino của bộ phận phát triển bình luận về vai trò của chất bán dẫn điện trong sản xuất điện gió như sau: “Trong sản xuất điện gió, lực của gió làm quay các cánh quạt, từ đó làm quay máy phát điện để tạo ra điện. Để đưa điện này vào đường dây truyền tải, cần phải thay đổi điện áp và tần số. Quá trình chuyển đổi điện này là nơi chất bán dẫn điện của chúng tôi tỏa sáng. Trên thực tế, chất bán dẫn điện của Fuji Electric đáp ứng được kỳ vọng cao của Vestas, nhà sản xuất tua-bin gió số một thế giới”.
Phát triển một hệ thống đáp ứng nhu cầu cung ứng chỉ trong một năm
Vào năm 2017, Vestas có trụ sở tại Đan Mạch đã tiếp cận chúng tôi về việc cung cấp một chất bán dẫn điện mới. Thách thức lớn nhất của Vestas trong việc lựa chọn nhà cung cấp là khả năng cung cấp nguồn cung cấp ổn định các thiết bị mới. Để đáp ứng nhu cầu này, Fuji Electric đã thành lập một nhóm liên chức năng để phụ trách bán hàng, tiếp thị, phát triển, mua sắm, kiểm soát chất lượng, v.v. Với sự hợp tác chặt chẽ giữa các phòng ban và thảo luận nhiều lần với các nhà cung cấp linh kiện, chúng tôi đã đạt được thành công trong việc khởi động theo chiều dọc của một hệ thống phát triển để hoàn thành mọi thứ từ lập kế hoạch đến thử nghiệm sản xuất hàng loạt trong thời gian ngắn và chúng tôi cam kết cung cấp sản phẩm cho Vestas, qua đó giành được sự tin tưởng của họ. Nhìn lại, Katsuhiko Takagi, một đại diện bán hàng từng là trưởng nhóm dự án, cho biết, “Tua bin gió là một cảnh tượng hiếm thấy ở Nhật Bản, nhưng ở châu Âu, các dự án cấp quốc gia đang được khởi động liên tiếp và nhu cầu ngày càng tăng cao. Đó là lý do tại sao tiền đề chính của chúng tôi là cung cấp nhiều sản phẩm và thực hiện ổn định. Việc thiết lập toàn bộ quy trình cho đến khi sản xuất hàng loạt thường mất gần ba năm, nhưng chúng tôi đã có thể phát triển nó chỉ trong một năm. Điều này là do mọi người ở mọi phòng ban đều đảm nhận thử thách giới thiệu công nghệ mới liên quan đến việc ra mắt sản phẩm. Tôi rất tự hào về những người đã làm việc trong dự án này.”
Đẩy chất lượng của Fuji Electric lên mức giới hạn mà không có sự thỏa hiệp nào
Một thách thức khác trong việc giành được đơn hàng từ Vestas là cải thiện các đặc tính của sản phẩm. Thông qua quá trình thử nghiệm và sai sót nhiều lần, bộ phận phát triển đã giảm thành công tổn thất điện năng bằng cách sử dụng công nghệ tiên tiến và áp dụng một chất nền có khả năng tản nhiệt cao để cải thiện thành công công suất đầu ra của mô-đun IGBT.
“Để tăng công suất đầu ra, cần phải giảm điện trở của chất bán dẫn bằng cách làm cho chip mỏng hơn. Tuy nhiên, làm cho chip mỏng hơn sẽ khiến điện áp chịu đựng giảm, khiến sản phẩm dễ bị hỏng liên quan đến điện áp hơn. Hai yêu cầu này có vẻ loại trừ lẫn nhau, nhưng chúng tôi đã tiến hành xác minh liên tục và kỹ lưỡng. Dự án này có tiềm năng ảnh hưởng đáng kể đến tương lai của ngành kinh doanh chất bán dẫn. Các thành viên dự án cũng tiếp cận quá trình phát triển với niềm tin và động lực mạnh mẽ.”
Đáp lại lời khen ngợi cao nhất bằng thử thách tiếp theo

Sau khi đạt được chất lượng vững chắc và nguồn cung ổn định, Fuji Electric đã có thể cung cấp chất bán dẫn điện mà không chậm trễ cho một dự án quan trọng mà Vestas đang thúc đẩy. Để ghi nhận thành tích này, chúng tôi đã được trao thêm các hợp đồng cung cấp.
“Khi các thành viên quản lý Vestas đến Nhật Bản sau khi dự án hoàn thành, họ nói rằng, 'Các bạn là anh hùng của Vestas!' Đó là cảm giác thành tựu lớn nhất mà tôi từng cảm thấy”, Takagi nói. “Thế giới đang bắt đầu có những bước tiến lớn hướng tới quá trình khử cacbon. Tôi tự hào khi có thể đóng góp vào thách thức này bằng công nghệ của chúng tôi và tôi cảm thấy phấn khích về những thách thức sắp tới”.

“Các chất bán dẫn điện có tiềm năng rất lớn”, Sekino nói. “Ngoài việc đóng góp vào năng lượng tái tạo như trong dự án này, cũng như vào đường sắt, ô tô và các hình thức di chuyển khác, chúng cũng được kỳ vọng sẽ rất hữu ích trong thách thức đóng góp vào nhiên liệu thế hệ tiếp theo, chẳng hạn như sản xuất hydro bằng điện. Hơn nữa, hiệu suất của bản thân các chất bán dẫn điện có thể được cải thiện đáng kể bằng cách sử dụng một vật liệu mới gọi là SiC (silicon carbide). Đối với chúng tôi, những kỹ sư, tôi nghĩ rằng việc tiếp tục thử thách tìm kiếm nhiều tiềm năng hơn là một niềm vui lớn”.

Tiến sĩ Philip Carne Kjaer và Jacob Gottsche, Vestas Wind Systems A/S;
Christian Koch, FEE; và Masayuki Tsuda, Phòng kinh doanh.
Đóng góp vào SDG

Đảm bảo tiếp cận nguồn năng lượng giá cả phải chăng, đáng tin cậy, bền vững và hiện đại
Với dòng sản phẩm đa dạng và công nghệ tiên tiến, chất bán dẫn điện sẽ góp phần vào Mục tiêu 7, mục tiêu ưu tiên của chúng tôi: “Năng lượng sạch và giá cả phải chăng”.
Khuyến khích

Ngày 30 tháng 7 năm 2025

Ngày 28 tháng 7 năm 2025

Ngày 2 tháng 7 năm 2025

June 27,2025