德國一支研究團隊已經開發出降低電網及電氣裝置的能源損耗達一半以上的技術基礎,透過直流電(DC)可協助達成此目標。相較於現今使用的交流電(AC),直流電更能夠減少功率損耗。來自產業及學界的五個專案成員深究半導體基礎及全電子化的電路斷路器,可用於未來的直流電網及應用。此類電路斷路器可以讓現今使用交流電的各式應用,都能夠使用直流電。

新型電路斷路器能夠以最快速且安全的方式開啟直流電流,並於緊急狀況時快速關閉,還能更有效率地從再生能源裝置將電源送入電網和能源儲存體,同時改善電網的穩定性。採用直流電也可大幅電子裝置的體積。

該專案計畫由英飛凌領軍,並與空中巴士(Airbus)、E-T-A Elektrotechnische Apparate公司、西門子(Siemens AG)及不萊梅大學(University of Bremen)電機驅動及電力電子與裝置學會(IALB)合作研發電路斷路器,總部位於德國紐倫堡的歐洲電力電子中心(ECPE)亦提供進一步支援。

過去由於欠缺高效率且符合成本效益的電路斷路器技術,因此無法將配電電網及電動車板網轉換為直流電。現今唯一的機電動力式電路斷路器在切換直流電和電壓時可能會產生電弧,而且反應較慢、重量重、難以控制且價格昂貴。

此外,專案成員也探索了創新的半導體元件,像是過電流中斷場效電晶體(OCB-FET)等,就其全新結構和連接技術及切換拓樸進行規劃及測試。為了展示研究成果,研究團隊針對航空內部電網、電動行動力、光電和直流配電網領域建置了應用展示。

在NEST-DC計畫中,IALB負責調查及模擬OCB-FET內所用的全新半導體結構、新開發電路斷路器的靜態及動態測量,以及測試裝置的散熱特性和崩壞極限。空中巴士集團負責由飛航器的角度的需求以及開發解決方案概念,並與專案成員一同實現應用展示。

西門子則專注於電路斷路器的結構及連接技術,E-T-A Elektrotechnische Apparate則負責定義工業應用的需求,並與專案成員一同驗證高達1,500V電壓等級的電路斷路器。英飛凌負責主導該計劃,貢獻在功率半導體領域的專業知識,研究用於OCB-FET的功率半導體。

NEST-DC為德文「適用於再生能源和內部電網的創新電子直流電路斷路器」之縮寫。計劃始於2013年10月,為期三年的期間投入約450萬歐元。德國政府的目標是,透過創新的電力電子技術,在未來更有效率地使用電力。德國聯邦教育研究部(BMBF)基於ICT2020架構計劃,針對「提升能源效率的電力電子」主題,資助此多領域的研發工作。BMBF為NEST-DC計畫提供的資助經費約為210萬歐元。