ADVERTISE SUBSCRIBE TECHNICAL ARTICLES EVENTS ETNdigi ABOUT USCONTACT
ECF26 infobanner

IN FOCUS

AI-agentit tuovat älykkään automaation piirien ja piirilevyjen suunnitteluun

Puolijohde- ja piirilevysuunnittelun seuraavaa vaihetta määrittävät kaksi rinnakkaista tavoitetta. Ensinnäkin halutaan kasvattaa suunnittelutyökalujen suorituskykyä. Lisäksi on tärkeää parantaa suunnittelijoiden tuottavuutta.

Lue lisää...

ETNtv

 
ECF25 videos
  • Jaakko Ala-Paavola, Etteplan
  • Aku Wilenius, CN Rood
  • Tiitus Aho, Tria Technologies
  • Joe Hill, Digi International
  • Timo Poikonen, congatec
  • ECF25 panel
ECF24 videos
  • Timo Poikonen, congatec
  • Petri Sutela, Testhouse Nordic
  • Tomi Engdahl, CVG Convergens
  • Henrik Petersen, Adlink Technology
  • Dan Still , CSC
  • Aleksi Kallio, CSC
  • Antti Tolvanen, Etteplan
ECF23 videos
  • Milan Piskla & David Gustafik, Ciklum
  • Jarno Ahlström, Check Point Software
  • Tiitus Aho, Avnet Embedded
  • Hans Andersson, Acal BFi
  • Pasi Suhonen, Rohde & Schwarz
  • Joachim Preissner, Analog Devices
ECF22 videos
  • Antti Tolvanen, Etteplan
  • Timo Poikonen, congatec
  • Kimmo Järvinen, Xiphera
  • Sigurd Hellesvik, Nordic Semiconductor
  • Hans Andersson, Acal BFi
  • Andrea J. Beuter, Real-Time Systems
  • Ronald Singh, Digi International
  • Pertti Jalasvirta, CyberWatch Finland
ECF19 videos
  • Julius Kaluzevicius, Rutronik.com
  • Carsten Kindler, Altium
  • Tino Pyssysalo, Qt Company
  • Timo Poikonen, congatec
  • Wolfgang Meier, Data-Modul
  • Ronald Singh, Digi International
  • Bobby Vale, Advantech
  • Antti Tolvanen, Etteplan
  • Zach Shelby, Arm VP of Developers
ECF18 videos
  • Jaakko Ala-Paavola, Etteplan CTO
  • Heikki Ailisto, VTT
  • Lauri Koskinen, Minima Processor CTO
  • Tim Jensen, Avnet Integrated
  • Antti Löytynoja, Mathworks
  • Ilmari Veijola, Siemens

ETN

TMSNet  advertisement
ETNdigi
A la carte
AUTOMATION DEVICES EMBEDDED NETWORKS TEST&MEASUREMENT SOFTWARE POWER BUSINESS NEW PRODUCTS
ADVERTISE SUBSCRIBE TECHNICAL ARTICLES EVENTS ETNdigi ABOUT US CONTACT
Share on Facebook Share on Twitter Share on LinkedIn

TECHNICAL ARTICLES

Sähköauton pikalataus aurinkoenergialla

Tietoja
Kirjoittanut Veijo Ojanperä
Julkaistu: 22.11.2022
  • Power

Tulevaisuudessa sähköautojen määrä kasvaa dramaattisesti ja niille pitää kehittää toimiva pikalatausjärjestelmä. Voisiko autoja pikaladata aurinkoenergialla?

Artikkelin on kirjoittanut onsemin Jon Harper. Hänellä on yli 25 vuoden kokemus tehopuolijohdealan markkinoinnista ja sovelluksista. Nyt hän vastaa onsemillä tehomoduuleista ja GaN-tuotteista Euroopassa. 

Matkustajien ja tavaran kuljetus on käymässä läpi suurta muutosta sähköisten kulkuneuvojen yleistymisen vauhdittamana ja alan markkinoiden odotetaan jatkuvasti kasvavan. Kaikista myytävien kulkuneuvojen markkinoista sähköautot edustavat vielä kuitenkin varsin pientä osuutta. Arvion mukaan vuonna 2025 myydään kymmenisen miljoonaa sähköajoneuvoa ja että niiden osuus tulisi olemaan noin puolet markkinoista vuoteen 2050 mennessä.

Useimmat näistä ajoneuvoista ladataan, kun ne ovat yön yli pysäköityinä yhdistettynä oman parkkipaikan pistoketolppaan, jolloin lataus tapahtuu hitaasti. Osa ajoneuvoista voidaan ladata nopeasti tienvarren latauspisteissä, kun huoltoasemilla tapahtuva pikalataus yleistyy tulevaisuudessa.

Kun useita latauspisteitä toimii yhtä aikaa, sähköverkon kulutushuiput saattavat paikallisesti muodostua suuriksi. Tällöin paikalliset verkkohäiriöt ja kapasiteettikatkokset saattavat yleistyä, ellei siirtoverkkoihin ja voimalaitoksiin tehdä riittäviä – usein massiivisia – lisäinvestointeja. Tässä artikkelissa tarkastellaan sähköajoneuvojen lataamisen nykytilannetta ja pohditaan, miten tilanne tehontarpeen osalta kehittyy lähitulevaisuudessa. Lopuksi tuodaan esiin, miten tehontarpeen lisäys voidaan toteuttaa käytännöllisesti, kestävästi ja kaupallisesti järkevällä tavalla.

Sähköauton lataaminen nyt

Nykyisten vaihtovirtalatausjärjestelmien yleisissä ja yksityisissä jakeluasennuksissa jaettavan energian määrä vaihtelee. Tason 1 vaihtovirtalaturit toimivat 120 voltilla (enimmillään 2 kW) ja tason 2 laturit toimivat 240 voltilla jakaen enimmillään tehoa 20 kW. Molemmissa tapauksissa AC/DC-tehon muunnos suoritetaan ajoneuvoon asennetussa laturissa pistokeliittymän sijaan (erityisesti suojaus- ja veloitustoimintojen suorittamisen vuoksi). Kustannusten, koon ja painon asettamien rajoitusten vuoksi ajoneuvon kojelaudassa olevan laturin jakeluteho jää tavallisesti alle 20 kW:n.

Vaihtoehtoisesti jos käytetään tasavirtalatausta vaihtovirran sijaan lataus voi tapahtua suuremmilla tehotasoilla. Tason 3 tasavirtalaturit toimivat jopa 450 voltilla (jolloin jakeluteho enimmillään 150 kW) ja uusimmat superlaturit jopa 800 voltilla (tuottaen enimmillään 350 kW). Turvallisuussyistä ylin jännite on rajattu tuhanteen volttiin, silloin kun latauspistoke on yhdistetty ajoneuvoon. Tasavirtalatauksessa tehonmuunnos suoritetaan latausasemassa, joka yhdistetään suoraan auton akkuun. Tällöin ei tarvita ajoneuvon kojepaneelissa olevaa painoa lisäävää ja tilaa vievää laturia.

Mitä tarvitaan tulevaisuudessa?

Sähköautojen määrän yleistyessä maanteillä autoilijat haluavat, että ajoneuvojen lataaminen tapahtuu yhä nopeammin ja vaivattomammin. Kuvitellaan esimerkiksi seuraavanlaista latausskenaariota, mikä saattaa hyvinkin olla todellisuutta kymmenen vuoden kuluessa. Tienvarren latausasemassa on viisi DC-latauspaikkaa, joihin viisi autoa voi pysähtyä samanaikaisesti latautumaan. Jos kussakin autossa on 100 kWh:n akku, jossa latausta on jäljellä 25 %, ja jos kuljettajat haluavat ladata akkunsa 75 % latauskapasiteettiin 15 minuutissa, sähkönsiirtoverkosta tarvittavan tehon kokonaismäärä latausasemalla tulisi olemaan:

 

5 x (75 % - 25 %) x 100 kWh/0,25 h = 1 MW

 

Latausasemaa syöttävän sähkönsiirtoverkon kapasiteetin on pystyttävä kestämään näitä ajoittaisia 1 MW:n huippuarvoja, mistä aiheutuu joitakin seuraamuksia tehonjakelun infrastruktuuriin. Tarvitaan hyvin tehokkaita ja monipuolisia aktiivisia tehokertoimen korjaukseen (PFC) tarkoitettuja komponentteja varmistamaan, ettei sähkönsiirtoverkon taajuutta häiritä ja että se pysyy stabiilina ja suorituskykyisenä. Tarvitaan myös hintaa nostavia muuntajia, kun yhdistetään pienjännitteisiä latausasemia suurjännitteiseen sähkönsiirtoverkkoon, ja kaapeleiden, joilla siirretään tehoa voimalaitokselta latausasemalle, tulee olla mitoitettu siten että ne kestävät siirrettäviä virtatasoja. Mitä suuremman kapasiteetin akuilla ajoneuvot on varustettu, sitä suurempien tehohuippujen sietämistä vaaditaan.

Aurinkoenergialla lisää tehoa

Helpompi ja taloudellisempi ratkaisu, jossa ei ole tarvetta asentaa uusia siirtolinjoja eikä suuria muuntajia, on käyttää paikallisesti toteutettavia uusiutuvan energian lähteitä kuten aurinko- ja tullisähköä osana tehontuottoa. Ne ovat luonteensa mukaisesti myös ainoastaan ajoittain hyödynnettävissä, mutta huolellisesti suunniteltuina niitä voidaan käyttää täyttämään sähköautojen lataamisen aiheuttamia ajoittaisen kysynnän huippuja sähkönsiirtoverkossa.

Aurinkokennojen valosähköisen teknologian hinta on halventunut 80 prosenttia viimeisen kymmenen vuoden aikana, mikä on vaikuttanut uusiutuvien energiajärjestelmien jatkuvaan yleistymiseen. Kehitystä ovat vauhdittaneet vaatimukset hiilipäästöjen vähentämisestä.

Nykyisin aurinkoenergian osuus maailmanlaajuisesta sähköntuotannosta on vielä alle viisi prosenttia, mutta sen osuuden odotetaan olevan kolmannes vuoteen 2050 mennessä. Aurinkoenergian osuuden kasvu vaikuttaa siihen, miten sähköä tullaan tuottamaan ja kuluttamaan – voimalaitosten sähköntuotantoa on hallittava siten, ettei sähkönsiirtoverkkoon syötetä liikaa sähköä ja että kuluttajat enenevässä määrin voisivat käyttää sähköä, joka on tuotettu heidän asuntojen yhteydessä olevilla paikallisilla aurinkoenergiajärjestelmillä. Tämä vaatii huolellista suunnittelua, että pystytään tasapainottamaan sähkönkulutusta keskitetyn sähkönsiirtoverkon ja paikallisen uusioenergiatuotannon syöttämän sähkön välillä, kun reagoidaan muuttuviin kulutustarpeisiin. Tässä esitetyssä esimerkissä latausasema on kytketty suoraan 500 kW tehoa syöttävään aurinkosähköjärjestelmään, jolloin yleisestä sähkönsiirtoverkosta tarvitaan vain 500 kW:n syöttöteho.

Energia talteen kulutusta tasaamaan

Usein väitetään, että aurinkosähköjärjestelmän tuottamaa sähköä käytettäessä suurimmat latausnopeudet ovat saatavissa ainoastaan päivän valoisana aikana, jolloin aurinko paistaa kirkkaimmillaan. Tämä väite ei kuitenkaan pidä aina paikkaansa. Järkevä ratkaisu saadaan aikaa energian varastointijärjestelmää (ESS, Energy Storage System) käyttämällä. Ne ovat sähköisiä vastineita kaasu- ja öljysäiliöille, joita käytetään monissa kotitalous- ja teollisuussovelluksissa. Kotitalouden sovelluksissa on varsin suoraviivaista kytkeä PV-invertteri varaavaan akkuun, joka latautuu auringon paistaessa päiväsaikaan ja jolla voidaan sitten yöaikaan ladata sähköauton akkua.

Teollisuusympäristössä ESS-järjestelmä soveltuu moniin tarkoituksiin PV- ja muiden uusioenergiaa tuottavien teholähteiden reguloinnista tai pimeäkäynnistysten varmistamisen tuottamisesta dieselgeneraattorien tarpeen korvaamiseen. ESS-järjestelmien käyttö on myös taloudellisesti järkevää, koska niitä hyödyntämällä olemassa olevia siirtolinjoja voidaan päivittää tai vaihtaa asteittain pidemmän ajan kuluessa, kun sähköautojen pikalatauksen kysyntä kasvaa. Näiden järjestelmien markkinoiden arvioidaan kasvavan nopeassa tahdissa nykyisestä 20 GWh:sta yli 2000 Gwh:iin vuoteen 2050 mennessä.

Tässä esitetyssä latausasemassa ESS-järjestelmä käyttäytyy suurikapasiteettisen akun tavoin varastoiden ja syöttäen aurinkosähköjärjestelmän (tai muiden uusioenergialähteiden) tuottamaa energiaa latauspaikalle tarpeen mukaisesti ja että kaikki ylijäämäenergia jaetaan sähkönsiirtoverkkoon. ESS-järjestelmä mitoitetaan siten, että saavutetaan paras tasapaino huipputehon kysynnän ja energiavaraston kapasiteetin välillä (mihin suuresti vaikuttaa saatavissa olevan paikallisesti tuotetun energian (aurinko, tuuli, ja muut) määrä, latauspaikkojen lukumäärä ja muut paikallisesti yhdistettävät kuormitukset).

Sähköautojen myynnin kasvaesdsa autoilijoilla on syytä odottaa, että auto on mahdollista ladata lyhyessä ajassa, mikä merkitsee pikalatausinfrastruktuurin yleistymistä. On selvää, että nykyistä sähkönsiirtoverkkoa ei ole suunniteltu odotettavissa olevaa ajoittaisen huippukulutuksen tarpeita varten. Kun yhdistetään aurinkosähköisiä PV-järjestelmiä energian varastointijärjestelmiin, saadaan toteutettua realistinen ja kilpailukykyinen vaihtoehto suurimittaiselle sähkönsiirtoverkon infrastruktuurin kunnostusurakalle, joka muussa tapauksessa olisi odotettavissa.

MORE NEWS

Auton näyttöä ei enää tarvitse testata kameralla

Autojen näyttöjen ja kameroiden testaus voidaan tehdä jatkossa suoraan nopeiden SerDes-liitäntöjen kautta ilman erillistä kameraa tai visuaalista tarkastusta. Emerson on esitellyt NI-teknologiaan perustuvan modulaarisen testialustan, joka on suunnattu erityisesti autojen näyttö- ja kamerajärjestelmien validointiin.

Ruotsalaistutkijat kavensivat transistorikanavan 25 nanometriin

Atominohuiden puolijohteiden transistorikanavia voidaan kaventaa erittäin pieniksi ilman, että suorituskyky romahtaa. Chalmersin ja Stanfordin tutkijat ovat valmistaneet 2D-transistoreita, joiden kanavan leveys on vain 25 nanometriä.

SSD:stä tulee tekoälyagenttien pitkäkestoinen muisti

Tekoälyagenttien yleistyminen muuttaa myös datakeskusten tallennusarkkitehtuuria. Silicon Motionin mukaan SSD-levyistä on tulossa yhä tärkeämpi osa tekoälypalvelinten muistihierarkiaa, kun agenttien pitää säilyttää kontekstia pitkien ja jatkuvien päättelyketjujen aikana.

Agentit muuttavat PC:n jatkuvasti ajattelevaksi työkaluksi

Qualcomm Technologiesin tuotehallinnan päällikkö Mallika Gattala arvioi, että generatiivisen tekoälyn seuraava suuri harppaus on agenttipohjainen tekoäly. Hänen mukaansa PC on nousemassa keskeiseksi alustaksi, jossa tekoäly ei enää pelkästään vastaa kysymyksiin, vaan työskentelee jatkuvasti käyttäjän rinnalla.

Ilma voi pilata akun jo ennen valmistusta

Sähköautojen seuraavan sukupolven akkukennojen käyttöikä voi alkaa lyhentyä jo ennen kuin itse akkua on valmistettu. Eteläkorealaisen Hanyang Universityn tutkijat havaitsivat, että katodimateriaalin prekursorin altistuminen ilmalle voi synnyttää kemiallisia muutoksia, jotka myöhemmin nopeuttavat akun kapasiteetin heikkenemistä.

Bittium uskoo puolustusbuumin jatkuvan pitkään

Bittiumin vahva kasvu ei yhtiön mukaan ole vain Ukrainan sodan synnyttämä hetkellinen ilmiö. Toimitusjohtaja Petri Toljamo arvioi puolivuosikatsauksen yhteydessä järjestetyssä lehdistötilaisuudessa, että Euroopan puolustusinvestoinnit jatkuvat korkealla tasolla vielä pitkään, vaikka Ukrainaan saataisiin rauha.

Joko taittuvien puhelimien läpimurto alkaa?

Samsungin uusien Galaxy Z -mallien ennakkotilaukset ovat kasvaneet Euroopassa yli 20 prosenttia viime vuodesta. Vaikka taittuvanäyttöiset puhelimet ovat edelleen vain pieni osa koko älypuhelinmarkkinaa, yhtiön mukaan kysyntä on nyt selvästi aiempaa vahvempaa.

Tekoäly tekee nopeuskamerasta monitoimivalvojan

Euroopan teille on tulossa uuden sukupolven nopeusvalvontajärjestelmiä, joissa perinteinen tutka vaihtuu yhä useammin tekoälyä hyödyntävään konenäköön. Samalla nopeuskameroiden tehtävä laajenee pelkästä ylinopeuden mittaamisesta useiden eri liikennerikkomusten automaattiseen tunnistamiseen.

Natriumakku lähestyy litiumionin tasoa

Kiinalaisen Hina Batteryn kaupallinen natriumioniakku yltää valmistuslaadultaan ja useissa suorituskykymittauksissa jo nykyaikaisten litiumioniakkujen tasolle. RWTH Aachenin yliopiston tutkimuksessa analysoitiin 120 sylinterimäistä 10 ampeeritunnin kennoa.

Joensuulainen SeeTrue ratkoo älylasien suurinta ongelmaa

Joensuulainen SeeTrue Technologies on kerännyt 2,2 miljoonan euron rahoituskierroksen. Kierrosta johtaa optiikka- ja fotoniikkajätti ZEISSin sijoitusyhtiö ZEISS Ventures. Rahoituksella SeeTrue aikoo kaupallistaa vähävirtaista silmänseuranta-arkkitehtuuriaan älylaseihin, terveydenhuollon optisiin järjestelmiin ja teollisiin sovelluksiin.

Uusi muististandardi tuo suuret tekoälymallit puhelimeen

Samsungin ja Kioxian julkistamat ensimmäiset UFS 5.0 -flashmuistit kertovat, että mobiiliteollisuus valmistautuu seuraavaan vaiheeseen laitteessa ajettavassa tekoälyssä. Uusi muististandardi lähes kaksinkertaistaa tiedonsiirtonopeuden aiempaan sukupolveen verrattuna ja poistaa yhden keskeisistä pullonkauloista suurten kielimallien suorittamisessa suoraan päätelaitteessa.

Selainkeksi kelpaa rikolliselle paremmin kuin salasana

Selaimen tallentamasta keksistä on tullut kyberrikollisille arvokkaampi saalis kuin salasanasta. NordVPN:n tutkijoiden analysoimissa tietovarkausaineistoissa evästetietoja esiintyi 4,6 kertaa enemmän kuin salasanoja, tiedostoja ja maksukorttitietoja yhteensä.

PCIe 6.0 tuo SSD-levyt AI-palvelimien seuraavaan vauhtiluokkaan

Kioxia on esitellyt ensimmäiset PCIe 6.0 -väylää hyödyntävät yritysluokan SSD-levynsä. Uutuus ei tähtää tavallisiin palvelimiin vaan tekoälyklustereihin, joissa nopea flash-muisti toimii GPU-muistin jatkeena suurten kielimallien ajossa.

Promptit ovat uusi tietoturvariski

Työntekijöiden tekoälyn käyttö on synnyttänyt yritysverkkoihin uudenlaisen tietoturvahaasteen. Verkossa liikkuu yhä enemmän AI-prompteja, autonomisten agenttien kutsuja ja MCP-yhteyksiä, jotka voivat sisältää lähdekoodia, liiketoimintatietoa tai muuta arkaluonteista aineistoa. Perinteiset palomuurit eivät ole osanneet tunnistaa tällaista liikennettä.

Sulautettu linux kertoo itse, mistä se koostuu

Saksalainen Sysgo on julkaissut ELinOS 8 -käyttöjärjestelmän, joka kertoo automaattisesti, mistä sulautetun laitteen ohjelmisto on rakennettu. Uuden version kärki on jokaisessa käännöksessä syntyvä ohjelmiston tuoteseloste eli SBOM.

Varateho voi pahentaa datakeskuksen lämpöongelmaa

ETN - Technical articleTekoälypalvelinten kasvava tehotiheys tekee datakeskusten varmistamisesta aiempaa monimutkaisempaa. Ylimääräiset teholähteet voivat parantaa käyttövarmuutta, mutta samalla ne lisäävät lämpökuormaa ja häiritsevät ilmavirtoja. Siksi tehonsyöttö, varmennus ja jäähdytys on suunniteltava yhtenä kokonaisuutena.

Reunaäly vaatii uudenlaisen siruarkkitehtuurin

Paikallinen tekoälylaskenta voi tyhjentää pienen laitteen akun jo ennen lounasta. Ambient Scientificin mukaan ongelmaa ei ratkaista vain tehokkaammilla prosessoreilla, vaan siirtämällä laskenta mahdollisimman lähelle muistia.

Tekoälypalvelin saa lisää muistivauhtia

Renesas nostaa DDR5-palvelinmuistin nopeuden 16 000 megasiirtoon sekunnissa. Kolmannen sukupolven MRDIMM-piirisarja kasvattaa muistiväylän kaistanleveyttä 25 prosenttia ilman siirtymistä kokonaan uuteen muistitekniikkaan.

Iceye paljastaa pimeänä matkaavat varjolaivat

Aluksen paikannuslähettimen sammuttaminen ei enää riitä peittämään sen liikkeitä. Iceyen tutkasatelliitit havaitsevat merellä liikkuvat alukset pilvien, sateen ja pimeyden läpi, minkä jälkeen tekoäly tunnistaa kuvasta epäilyttävät kohteet, yhtiö kertoo blogissaan.

Nigel-tekoäly laajenee LabVIEW-testaamiseen

Emerson laajentaa NI Nigel-tekoälyn koko LabVIEW+-ohjelmistoperheeseen. Samalla Nigel siirtyy neuvonantajasta tekijäksi. Tekoäly voi tuottaa LabVIEW-koodia ja rakentaa TestStand-testisarjoja luonnollisella kielellä annettujen ohjeiden perusteella.

TMSNet  advertisement

© Elektroniikkalehti

 
 

TECHNICAL ARTICLES

Varateho voi pahentaa datakeskuksen lämpöongelmaa

ETN - Technical articleTekoälypalvelinten kasvava tehotiheys tekee datakeskusten varmistamisesta aiempaa monimutkaisempaa. Ylimääräiset teholähteet voivat parantaa käyttövarmuutta, mutta samalla ne lisäävät lämpökuormaa ja häiritsevät ilmavirtoja. Siksi tehonsyöttö, varmennus ja jäähdytys on suunniteltava yhtenä kokonaisuutena.

Lue lisää...

OPINION

Agentit muuttavat PC:n jatkuvasti ajattelevaksi työkaluksi

Qualcomm Technologiesin tuotehallinnan päällikkö Mallika Gattala arvioi, että generatiivisen tekoälyn seuraava suuri harppaus on agenttipohjainen tekoäly. Hänen mukaansa PC on nousemassa keskeiseksi alustaksi, jossa tekoäly ei enää pelkästään vastaa kysymyksiin, vaan työskentelee jatkuvasti käyttäjän rinnalla.

Lue lisää...

 

LATEST NEWS

  • Auton näyttöä ei enää tarvitse testata kameralla
  • Ruotsalaistutkijat kavensivat transistorikanavan 25 nanometriin
  • SSD:stä tulee tekoälyagenttien pitkäkestoinen muisti
  • Agentit muuttavat PC:n jatkuvasti ajattelevaksi työkaluksi
  • Ilma voi pilata akun jo ennen valmistusta

NEW PRODUCTS

  • Bluetooth haastaa UWB:n etäisyysmittauksessa
  • 6 watin DC/DC-muunnin mahtuu tuuman koteloon
  • Lisäkortilla 10 megabitin 4G-yhteys IoT-laitteisiin
  • Yksi anturi korvaa neljä mikrokytkintä autossa
  • Murata kutisti 100 voltin autokondensaattorin 0805-kokoon
 
 

Section Tapet