Più piccolo, più potente, più efficiente: ecco ULIS, l’innovazione USA che può cambiare la gestione dell’energia

Mentre l’Europa si interroga sul futuro della sua base industriale e sui costi esorbitanti dell’energia, dai laboratori nazionali statunitensi arriva una di quelle innovazioni concrete che rischiano di lasciare indietro chi si attarda. Parliamo di ULIS (Ultra-Low Inductance Smart), un nuovo modulo di potenza sviluppato dal National Renewable Energy Laboratory (NREL) che promette di condensare una quantità di energia cinque volte superiore rispetto ai design attuali, in un formato molto più piccolo e leggero. 

Un modulo di potenza è una componente esenziale di tutta l’elettronica moderna: si tratta è un componente integrale dell’infrastruttura di ricarica EV, e non solo, che si occupa della conversione e della regolazione dell’energia elettrica.

Il segreto? Un design intelligente e meno “frizione” elettrica

I moduli di potenza sono il cuore di qualsiasi dispositivo che debba convertire la corrente elettrica per renderla utilizzabile, quindi sono praticamente onnipresenti nell’elettronica moderna.  Il problema è che, nel farlo, una parte dell’energia viene inevitabilmente persa, un po’ come l’attrito per un meccanismo. La principale fonte di questa inefficienza è un fenomeno chiamato induttanza parassita, una sorta di “frizione” elettrica che si oppone ai rapidi cambiamenti di corrente, generando calore e sprechi.

I ricercatori del NREL hanno affrontato il problema alla radice, abbandonando la classica struttura a “mattoncino” per un innovativo design ottagonale e piatto. Questa forma, unita a un instradamento intelligente della corrente, permette di annullare gran parte del flusso magnetico indesiderato. Il risultato è un’induttanza parassita da sette a nove volte inferiore rispetto ai migliori moduli al carburo di silicio oggi in commercio.

I dati sul risparmio energetico a parità di rendimento sono notevoli

• Maggiore densità di potenza: Fino a 5 volte più energia gestita a parità di volume. Questo significa componenti più piccoli e leggeri.
• Efficienza superiore: La drastica riduzione dell’induttanza parassita si traduce in meno energia sprecata sotto forma di calore.
• Affidabilità critica: Il modulo è “intelligente”. Monitora il proprio stato di salute e può prevedere un guasto prima che avvenga. Per un aereo a 10.000 metri di quota o per un mezzo militare in zona d’operazioni, non è un dettaglio da poco.
• Modularità Wireless: ULIS è progettato per funzionare come un’unità isolata, controllabile senza cavi esterni. Questo lo rende simile a un mattoncino Lego, facilmente integrabile in sistemi complessi e diversi tra loro.

Dalla Difesa ai Data Center: le ricadute economiche

“Consideriamo ULIS una vera svolta,” ha affermato Faisal Khan, ricercatore capo del progetto. E non è difficile capire perché. Le applicazioni sono tanto vaste quanto strategiche.

Pensiamo ai data center, i giganti energivori su cui si basa l’economia digitale. Un’efficienza maggiore nella conversione di potenza significa bollette elettriche più basse e minori costi di raffreddamento. Per veicoli elettrici pesanti, come camion o bus, moduli più leggeri e compatti si traducono in più spazio per le batterie (quindi più autonomia) o per il carico.

Ma è nelle applicazioni ad alta intensità che ULIS mostra i muscoli. Aeronautica e Difesa richiedono sistemi leggeri, potenti e, soprattutto, a prova di guasto. La capacità di autodiagnosi di questo modulo risponde esattamente a queste esigenze, rappresentando un vantaggio competitivo non indifferente per l’industria statunitense. Non a caso, il brevetto per il protocollo di comunicazione wireless è già in fase di registrazione.

Ancora una volta, vediamo come la ricerca finanziata a livello statale (NREL è un laboratorio governativo) possa generare innovazioni capaci di rafforzare interi settori strategici. Una lezione che, da questa parte dell’Atlantico, dovremmo forse ripassare con più attenzione.

Modulo di potenza, un modulo tradizionale

Domande e Risposte

1) In parole semplici, cos’è il modulo ULIS e perché è considerato una svolta?

Il modulo ULIS è un componente elettronico di nuova generazione che converte la corrente elettrica per alimentare dispositivi complessi. La sua svolta risiede nel design innovativo, piatto e ottagonale, che riduce drasticamente una forma di “spreco” elettrico nota come induttanza parassita. Questo gli permette di gestire una densità di energia cinque volte superiore rispetto ai modelli attuali, risultando molto più piccolo, leggero ed efficiente. In pratica, fa lo stesso lavoro sprecando meno energia e occupando meno spazio, aprendo le porte a tecnologie più compatte e potenti.

2) Qual è l’importanza strategica di questa innovazione per l’economia e l’industria?

L’importanza è duplice. Primo, l’efficienza energetica. In un mondo affamato di energia, ridurre gli sprechi in applicazioni cruciali come data center e reti elettriche ha un impatto economico diretto, abbassando i costi operativi. Secondo, rappresenta un vantaggio competitivo strategico. Essendo sviluppato in un laboratorio nazionale USA, rafforza la leadership tecnologica americana in settori ad alto valore aggiunto come l’aerospaziale e la difesa. Permette di costruire velivoli, veicoli e sistemi militari più leggeri, potenti e affidabili, consolidando la supremazia industriale e tecnologica del Paese.

3) Quali saranno le ricadute pratiche per i consumatori e le aziende nel prossimo futuro?

Per le aziende, specialmente quelle che gestiscono grandi infrastrutture come i data center, la ricaduta sarà una riduzione dei costi energetici. Per i settori dei trasporti pesanti e della logistica, potrebbe accelerare l’adozione di veicoli elettrici più performanti. Per i consumatori, l’impatto sarà più indiretto: servizi cloud potenzialmente meno costosi, una maggiore stabilità della rete elettrica e, in futuro, potrebbe abilitare tecnologie come aerei a corto raggio più efficienti. A lungo termine, una maggiore efficienza energetica a livello di sistema contribuisce a contenere i costi per tutti.