Seiring melonjaknya permintaan energi global—didorong oleh pusat data yang mendukung kecerdasan buatan, industri yang terus berkembang, dan kebutuhan listrik yang terus meningkat—para ilmuwan berlomba-lomba untuk membuat sistem energi lebih efisien.

Satu tim di Laboratorium Energi Terbarukan Nasional AS (NREL) yakin mereka telah mengambil langkah maju yang besar dengan perangkat baru yang inovatif bernama ULIS, singkatan dari Ultra-Low Inductance Smart power module.

Modul daya adalah komponen dasar yang mengendalikan aliran listrik antar sistem, dari pusat data hingga pesawat terbang.

Modul ULIS berbeda karena menggabungkan efisiensi yang memecahkan rekor dengan manufaktur berbiaya rendah, mengemas lebih banyak daya ke dalam kemasan yang lebih kecil dan lebih ringan daripada sebelumnya.

Dibangun dengan semikonduktor silikon karbida, ULIS menghasilkan kepadatan energi lima kali lebih besar daripada desain sebelumnya sekaligus mengurangi induktansi parasit —kendala utama untuk konversi listrik yang cepat dan efisien— hingga sembilan kali lipat.

Hasilnya adalah modul yang ringkas dan andal yang menghasilkan lebih banyak energi yang dapat digunakan dari setiap watt listrik.

Perangkat ini beroperasi pada 1200 volt dan 400 amp, sehingga cocok untuk aplikasi dengan kebutuhan tinggi seperti pesawat generasi mendatang, jaringan listrik, kendaraan berat, dan bahkan reaktor fusi masa depan.

Yang paling mengesankan, ULIS dapat memantau kondisinya sendiri dan memprediksi potensi kegagalan sebelum terjadi.

Untuk kendaraan penerbangan atau militer, yang sangat mengutamakan keandalan, kemampuan pemeriksaan mandiri ini dapat membuat perbedaan yang menentukan hidup atau mati.

Terobosan terletak pada desainnya. Modul daya tradisional menyimpan komponen di dalam kemasan besar berbentuk bata, yang menciptakan inefisiensi dan menambah bobot.

Tim ULIS justru meratakan desain tersebut menjadi oktagon hampir dua dimensi, yang memungkinkan aliran arus yang lebih baik dan menghilangkan interferensi magnetik.

Seperti yang dijelaskan oleh seorang peneliti, mereka "meratakannya hingga rata, seperti panekuk," menciptakan desain yang tidak hanya berkinerja tinggi tetapi juga lebih mudah dan lebih murah untuk dibuat.

Alih-alih mengandalkan basis keramik yang kaku, para peneliti mengikat lembaran tembaga ke polimer fleksibel yang disebut Temprion.

Hal ini membuat modul lebih tipis, lebih ringan, dan lebih murah untuk diproduksi—ratusan dolar, bukan ribuan dolar.

Inovasi lainnya adalah sistem kontrol nirkabelnya, yang menghilangkan kebutuhan akan kabel eksternal dan memungkinkan unit ULIS untuk dipasang ke dalam mesin seperti kepingan Lego.

Meskipun modul ULIS saat ini menggunakan semikonduktor silikon karbida, desainnya "tahan masa depan."

Modul ini dapat dengan mudah beradaptasi dengan material generasi mendatang seperti galium nitrida atau galium oksida, yang mungkin dapat memberi daya pada perangkat elektronik masa depan.

Dampak potensialnya sangat besar. ULIS dapat memodernisasi jaringan listrik dengan menyalurkan listrik secara lebih efisien, memungkinkan pesawat listrik canggih menjadi layak secara komersial, dan suatu hari nanti mendukung reaktor fusi yang menyediakan energi bersih dan tak terbatas.

Sebagaimana yang diungkapkan Faisal Khan, kepala peneliti elektronika daya NREL, "Kami menganggap ULIS sebagai terobosan sejati. Modul daya ini sangat cepat dan siap pakai, yang akan membuat konverter daya generasi mendatang lebih terjangkau, efisien, dan ringkas."