Уникальная разработка удостоена патента. Исследования проведены в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Оптоволоконные системы обеспечивают передачу энергии посредством светового потока, создаваемого лазерными установками. На принимающей стороне расположен фотоэлектрический преобразователь, который трансформирует свет в электричество. Основой этого процесса служит полупроводниковый кристалл, например, из кремния — ключевой элемент, где происходит превращение энергии. Технология Power-over-Fiber (PoF) не только минимизирует риск коротких замыканий и помех, но и сокращает размеры энергетических магистралей, делая их компактными и безопасными.
Главной сложностью оставался перегрев кристалла в ходе работы. Избыточное тепло снижает КПД преобразователя и ускоряет износ материалов. Существующие решения для терморегуляции либо требовали сложного обслуживания, либо оказывались экономически невыгодными.
Специалисты Пермского Политеха предложили революционное решение — модуль с автономной системой охлаждения. Конструкция исключает необходимость внешних источников энергии и дополнительного оборудования, сохраняя высокую эффективность.
– Наш модуль объединяет кристалл и инновационную систему теплоотвода. Четыре спаянные теплопроводящие трубки образуют полую конструкцию, внутри которой размещен преобразователь. Загнутые нижние части и радиаторы на верхних обеспечивают естественное рассеивание тепла. Прочность системы усиливают штифты, а герметичность достигается за счет защитной крышки, — подчеркивает Алексей Гаркушин, научный сотрудник кафедры общей физики ПНИПУ.
– Световой поток, попадая через оптоволокно, отражается от медных поверхностей и активирует кристалл. Выделяемое тепло мгновенно передается на радиатор через теплопроводящие элементы, снижая температуру на 30–40°C. Это повышает КПД преобразования энергии более чем на 10%, — добавляет Виктор Криштоп, профессор, доктор физико-математических наук.
Новая разработка не только продлевает срок службы оборудования, но и расширяет возможности его применения в экстремальных условиях. Уменьшение тепловой нагрузки повышает надежность систем, открывая перспективы для внедрения в энергетике, телекоммуникациях и промышленности.
Источник: naked-science.ru
