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Il progetto “Ambition Power” si inserisce nel settore/ambito ENERGIA E RISPARMIO ENERGETICO “Sviluppo di tecnologie, prodotti e processi per le energie rinnovabili e/o per l’utilizzo razionale dell’energia e/o per l’efficienza energetica” di cui art. 1 comma 6 dell’Invito alla presentazione di progetti di ricerca industriale nell’ambito del PON “Ricerca e Competitività 2007-2013” Regioni Convergenza, coerentemente con gli APQ sottoscritti tra Ministero dell’Istruzione dell’Università e della Ricerca, il Ministero dello Sviluppo Economico e le Regioni della Convergenza.
Il settore dell’elettronica di potenza, ove si inquadra la proposta di progetto e nel quale ricadono le applicazioni di conversione elettrica e controllo motori in ambito automotive e industriale, assorbe circa il 30% della produzione mondiale dei semiconduttori. La domanda del mercato è sempre stata in crescita costante con un ampio portafoglio di prodotti, spesso
adattato alle specifiche richieste di dispositivi a basso costo ma ad elevata importanza strategica. L’elettronica di potenza è infatti pervasivamente presente in tutti i sistemi per le necessitá di conversione dell’energia nelle telecomunicazioni, nei trasporti, nell’elettronica di consumo, nelle applicazioni residenziali, industriali e nella domotica con rilevanti richieste affidabilistiche oltre che di basso costo.

L’energia ed il risparmio energetico sono temi di enorme interesse per l’impatto sociale ed ambientale ad esso legato ed in modo particolare per l’Italia ma anche per tutta l’area Europea per il basso livello di materie prime utilizzabili. Il 40% del consumo di energia mondiale è dato dal consumo di energia elettrica e di questa ben il 55% è associata all’ambito controllo motore, come rappresentato il Fig. 1 che racchiude in se tutte le applicazioni industriali e automotive di conversione dell’energia. Tali applicazioni sono principalmente basati su tecnologie MOS, IGBT e moduli integranti i dispositivi elementari in modo da incrementare i livelli di potenza gestiti ed aumentare l’intelligenza stessa del convertitore. L’attuale potenziale di ottimizzazione e quindi di incremento del risparmio energetico, utilizzando nuove tecnologie e moduli, è mediamente del 30% con rilevanti
impatti economici, ambientali e sociali.
I convertitori di potenza operanti in tali ambiti si sono evoluti indirizzando l’integrazione spinta di componenti a semiconduttore, componenti passivi, circuiti di controllo in moduli integrati, per potenze che partono dai 3-5 kW fino alle centinaia di kW. Di pari passo, attenzione è stata dedicata alla riduzione dell’ingombro, elevando le frequenze di lavoro, ed all’aumento delle temperature d’esercizio. La capacitá dei componenti di operare a piú alte temperature riduce le necessitá di superfici radianti e dei relativi sistemi di raffreddamento.
Questa capacità è stata ottenuta in gran parte grazie ad un notevole sviluppo di materiali innovativi, eco-compatibili, per la realizzazione dei packages di moduli ad alta densità di
potenza che vanno dai lead free solders, ai compositi per substrati, ai ceramici non ossidici e alle resine per incapsulamento, caratterizzati anche da alta conducibilità termica ed alta stabilità chimica alle alte temperature.
Un minore calore prodotto nella conversione, grazie alle minori resistenze Ron (causa delle perdite energetiche trasformate in calore), ed una maggiore temperatura di giunzione dei 3 componenti a semiconduttore, implicano un declassamento dei sistemi di scambio termico (dissipatori o altro) e/o dei mezzi di condizionamento per regolare la temperatura, quindi minori consumi di esercizio legati ai sistemi ausiliari. Ció si inquadra in un migliore e piú
razionale uso dell’energia del sistema, convogliata prevalentemente alle funzioni abilitanti e non a quelle di supporto e/o ausiliarie.