Power electronics driving new demand for metals

  • : Metals
  • 23/08/21

Advances in a technology that underpins the consumption, distribution and increasingly the generation of electricity is driving demand for new types of microchips that combine silicon with carbon and electronic metal gallium.

"When we think about digital, the digital age, we are usually thinking about the processing of communications and data and performing calculations. But there is another important area, the control of power," the University of Edinburgh's chair of power electronics, professor Stephen Finney, said.

Huge systems such as interconnectors that connect the power grids of different countries, factories, a mobile phone or a single LED light bulb all rely on microchip systems that can control, measure and convert electricity. More than 80pc of the energy generated globally passes through some kind of power electronics. Hidden away from view in grid infrastructure and inside devices and machines, many people are unaware of the technology.

"All those packets of biscuits we ate during lockdown, they were made using power electronics," UK Research and Innovation's Challenge Director - Driving the Electric Revolution, professor Will Drury, said. "The most efficient and often the only way to run a machine is to alter the amount and form of electricity it receives. And data centres consume an awful lot of power and need power electronics to make them affordable to operate."

A mobile phone is a mini-power system. The direct current (DC) battery is charged from a 50Hz alternating current (AC) grid and different voltages are needed for different components.

"If you wonder why the power supply for your laptop or mobile phone charger is much smaller today, it is because people have got better at building the power electronics in it. And more change is coming," Finney said.

Generation gap

Electricity in the 1950s was largely generated from rotating turbines. By controlling the amount of fuel and regulating the speed, it produced a fixed frequency AC grid. "Now we are talking gigawatts of wind power and significant amounts of photovoltaic," Finney said. "We need to capture the maximum amount of energy from what is available. We need power electronics to connect up offshore wind and use high voltage DC to transport electricity over longer distances and connect national grids for pooling," he said.

Changes in the way electricity is produced and consumed will require solid-state (semiconductor) substations and transformers and smart grids that relay information and use temporary storage. The question for the UK is whether it imports this technology or seeks to manufacture some of its own.

All of these advances will also require new materials. Conventionally, silicon was used for power electronics, but as the demands increased, scientists and engineers began to look to new materials — compound semiconductors. In a compound semiconductor, the wafer is made of two or more elements chemically combined in an ultra-high purity crystal lattice. This combination makes it possible to obtain some important properties. Silicon carbide — silicon combined with carbon — and gallium nitride — gallium and nitrogen — are what is known as wide-bandgap semiconductors. This means that they handle much higher voltages than silicon, which is why they are so important to power electronics and essential for the growing electric vehicle industry.

"There is an opportunity in automotive semiconductors, which is why we need to keep investing," Drury said. The UK has a long history in power electronics — a company in Wales has been making industrial drives — power electronics converters attached to motors — since the 1970s. The UK government launched a power electronics strategy in 2011 looking at key growth areas, followed in August 2019 by the launch of the Driving the Electric Revolution Challenge with funding of £80mn ($110mn) from the Industrial Strategy Challenge Fund (ISCF). The goal is to make the UK a global leader in the manufacture of the core technologies that support electrification — power electronics, electric machines and drives (PEMD) and accelerate supply chain development. So far the ISCF has invested £33mn in four industrialisation centres, designed to support research and development in the UK by enabling businesses and researchers to develop and scale new PEMD technologies and manufacturing processes. It has also provided around £40mn in funding to over 40 projects from wind turbine generators to electric propulsion for boats, and from electric hub motors for farm vehicles to nuclear coolant system components.

Net zero race

"Power electronics is a race to cope with increasing electricity consumption," Drury said. "We cannot achieve net zero without power electronics," he said.

Power electronics is a technology of the future. As all industries push to increase energy efficiency and reduce CO2 emissions, power electronics will play a key role.

By Caroline Messecar


Related news posts

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Ut faucibus consectetur ullamcorper. Proin eu blandit velit. Quisque libero orci, egestas lobortis magna ac, accumsan scelerisque diam. Vestibulum malesuada cursus urna a efficitur. In gravida nisi eget libero aliquet interdum. Nam sit amet felis nisl.

08/05/24

Produção de veículos aumenta em abril

Produção de veículos aumenta em abril

Sao Paulo, 8 May (Argus) — A produção brasileira de veículos subiu 24pc em abril, em um cenário de vendas crescentes no mercado interno. A produção de veículos atingiu 222.115 unidades em abril, em comparação com 178.853 no mesmo mês em 2023, informou a Associação Nacional dos Fabricantes de Veículos Automotores (Anfavea). Em relação a março, a produção cresceu 13pc. No acumulado desde janeiro, houve alta de 6,3pc, para 760.114 unidades. Já as vendas saltaram 37pc em comparação com o mesmo período do ano anterior. O licenciamento de veículos totalizou 220.840 unidades no mês, 17pc maior do que em março. O Brasil exportou cerca de 27.330 unidades em abril, queda de 19pc na base anual e alta de 16pc em relação ao mês anterior. "Temos pela frente alguns pontos de alerta, como a redução do ritmo de queda dos juros e os efeitos da calamidade no Rio Grande do Sul", disse o presidente da Anfavea, Márcio de Lima Leite. Leite acrescentou que as enchentes no estado já estão afetando fábricas de veículos, máquinas agrícolas e componentes usados por toda a cadeia automotiva. As chuvas já deixaram mais de 100 mortos, segundo a Defesa Civil do Rio Grande do Sul. Outras 128 pessoas estão desaparecidas e cerca de 164.000 perderam suas casas. Por Laura Guedes Participação de mercado de veículos leves por combustível % Abr-24 Abr-23 ± (pp) Gasolina 3,6 2,5 1,1 Elétricos 3,2 0,4 2,8 Híbridos 2,3 2,1 0,2 Híbridos Plug-in 1,7 0,7 1 Flex 79,5 83,4 3,9 Diesel 9,6 10,9 -1,3 Anfavea Envie comentários e solicite mais informações em feedback@argusmedia.com Copyright © 2024. Argus Media group . Todos os direitos reservados.

Enchentes afetam operações de empresas no Sul do Brasil


08/05/24
08/05/24

Enchentes afetam operações de empresas no Sul do Brasil

Sao Paulo, 8 May (Argus) — Diversas empresas brasileiras suspenderam operações no Rio Grande do Sul em razão das chuvas intensas que causaram diversos alagamentos e danos à infraestrutura. As enchentes ocasionadas pelo recorde de chuvas geraram pelo menos 83 mortes e 111 pessoas desaparecidas, de acordo com o governo estadual. Mais de 23.000 pessoas foram obrigadas a deixarem suas casas em meio a danos generalizados, incluindo pontes e rodovias inundadas em diversas cidades. A barragem da usina hidrelétrica 14 de Julho, com capacidade de 100MW, no rio das Antas, rompeu na semana passada em meio às fortes chuvas. A Companhia Energética Rio das Antas (Ceran), que opera a usina, implementou um plano de evacuação de emergência em 1 de maio. A produtora de aço Gerdau informou em 6 de maio que suspendeu suas operações em duas unidades no estado até que seja assegurada a "segurança e proteção das pessoas". A empresa não divulgou o volume de produção de aço dessas unidades. A empresa de logística Rumo interrompeu parcialmente suas operações e informou que os "danos aos ativos ainda estão sendo devidamente mensurados". A gigante petroquímica Braskem desligou duas unidades no complexo petroquímico Triunfo, como uma medida de prevenção em decorrência dos "eventos climáticos extremos" no estado, afirmou em 3 de maio. A empresa adicionou que não há expectativa de data para retomar as atividades. A Braskem opera oito unidades industriais no Rio Grande do Sul, que produzem 5 milhões de toneladas (t)/ano de petroquímicos básicos, polietileno e polipropileno, de acordo com seu website. Por Carolina Pulice Envie comentários e solicite mais informações em feedback@argusmedia.com Copyright © 2024. Argus Media group . Todos os direitos reservados.

BYD eleva investimento no Brasil para R$5,5 bi


19/03/24
19/03/24

BYD eleva investimento no Brasil para R$5,5 bi

Sao Paulo, 19 March (Argus) — A montadora chinesa BYD aumentará o investimento em sua primeira fábrica para produção de veículos elétricos no Brasil para R$5,5 bilhões, frente aos R$3 bilhões anunciados anteriormente. A BYD pretende acelerar a construção da unidade e começar a montar veículos até o fim de 2024. O Brasil e a América do Sul deverão se tornar os próximos centros de produção de veículos elétricos, de acordo com o consultor especial da BYD no Brasil. O complexo na Bahia terá capacidade para produzir 150.000 carros/ano na fase inicial e chegará a 300.000 unidades/ano na segunda etapa, disse a empresa, sem fornecer prazos específicos. A Bahia planeja melhorar sua infraestrutura portuária para importação e exportação, incluindo as estradas ao redor do complexo industrial de Camaçari, que abrigará a instalação, disse o governador do estado, Jerônimo Rodrigues. Por Alexandre Melo Envie comentários e solicite mais informações em feedback@argusmedia.com Copyright © 2024. Argus Media group . Todos os direitos reservados.

Investida das montadoras não deve salvar setor do aço


14/03/24
14/03/24

Investida das montadoras não deve salvar setor do aço

Sao Paulo, 14 March (Argus) — É pouco provável que os novos investimentos anunciados por fabricantes de automóveis no Brasil proporcione um grande impulso ao setor siderúrgico do país, que está paralelamente pressionado pelo aumento das importações. Desde o início deste ano, as principais montadoras anunciaram bilhões de dólares em investimentos para aumentar a produção e impulsionar operações mais verdes. O Brasil importou 1,6 milhão de toneladas (t) de aço destinado ao uso automotivo em 2023, um aumento de 4,6pc em comparação com 2022, de acordo com o Instituto Aço Brasil. Espera-se que as importações totais de aço aumentem mais 20pc em 2024, enquanto o consumo aparente deverá crescer apenas 1pc, disse o instituto. O ligeiro aumento no consumo projetado ocorre mesmo com as montadoras General Motors (GM), Volkswagen , Hyundai e Toyota anunciando investimentos no país. A Stellantis também disse neste mês que planeja investir US$6 bilhões no Brasil e lançar 40 novos modelos de veículos até 2030. A montadora chinesa BYD também iniciou este mês a fabricação de veículos elétricos (EV) no Brasil, afirmando que planeja produzir 150.000 veículos anualmente até o final deste ano, fazendo do país seu centro de exportação de EV na América do Sul . As projeções da associação siderúrgica de aumento das importações em detrimento da produção doméstica reforçam comentários recentes de produtores e analistas de aço. As exportações totais de aço da China em 2023 aumentaram 36pc, para 90,3 milhões de t. Participantes de mercado esperam que as exportações de aço se mantenham num nível relativamente elevado em 2024, uma vez que a procura local da China permanecerá fraca, pressionada por uma lenta recuperação na sua indústria imobiliária — o maior setor consumidor de aço do país. O Brasil importou 2,9 milhões de t de aço da China em 2023, um aumento de 62pc em comparação com 2022, segundo a Aço Brasil. "[A China] não é considerada uma economia de mercado", a associação siderúrgica latino-americana Alacero disse à Argus . "Isso lhes permite inundar o mundo com produtos siderúrgicos e derivados a preços muito baixos". As montadoras não responderam aos pedidos de comentários sobre se preferem aço importado ou nacional para produção, mas a associação brasileira de veículos Anfavea disse à Argus que o preço do aço tem impacto direto no custo de fabricação de veículos e de máquinas autopropulsadas. As montadoras ainda podem preferir aço local mais caro, já que tendem a priorizar a entrega no prazo devido ao perfil de produção e aos estoques just-in-time , disse à Argus a analista sênior da Moody's Investor Service, Carolina Chimenti. "Se houver um grande aumento na produção automotiva (tanto de leves como de pesados, e também na produção de máquinas e equipamentos agrícolas, por exemplo), isso tende a aumentar a produção de aço também", completou. Alguns produtores locais estão otimistas de que os fabricantes comprarão aço nacional. Uma fonte disse à Argus que "qualquer movimento" em direção à industrialização é positivo para o setor, que vem perdendo sua participação no crescimento do país ao longo dos anos. A perda de estoque por oxidação ou qualidade inferior e a falta de especificidade para o setor automobilístico também foram citadas como aspectos negativos para o aço importado. Mas os preços voltariam a ser fundamentais. O aço importado da China está tão mais barato que o aço nacional que a indústria prefere correr o risco de parte do volume loteado vir com alguns dos problemas mencionados acima e ser descartado, disse Igor Guedes, analista de metais da Genial Investimentos. Impacto sobre o ferro-gusa Qualquer aumento notável na procura por aço nacional também poderá afetar as exportações de matérias-primas siderúrgicas, como o ferro-gusa. O ferro-gusa é uma matéria-prima essencial para as usinas baseadas em fornos elétricos dos Estados Unidos, que constituem a maior parte da sua capacidade total de produção de aço. Os EUA importaram mais de 2,7 milhões de toneladas de ferro-gusa do Brasil em 2023, representando mais de 75pc do total das importações dos EUA durante o ano, de acordo com dados governamentais. A dependência do ferro-gusa brasileiro cresceu devido às interrupções na cadeia de abastecimento causadas pela guerra entre a Rússia e a Ucrânia e poderá aumentar a pressão sobre os preços do material. A Argus precificou o ferro-gusa pela última vez em US$430/t FOB sul em 7 de março. Não está claro se os produtores locais do ferro-gusa prefeririam as vendas no mercado interno, uma vez que alguns fabricantes citaram benefícios fiscais de exportação, por exemplo, compensando os ganhos no mercado interno. "Os compradores brasileiros pagam muito pouco pelo ferro-gusa nacional", disse uma fonte. Por Carolina Pulice Envie comentários e solicite mais informações em feedback@argusmedia.com Copyright © 2024. Argus Media group . Todos os direitos reservados.

Importação pesa na produção de veículos em janeiro


08/02/24
08/02/24

Importação pesa na produção de veículos em janeiro

Sao Paulo, 8 February (Argus) — A produção brasileira de veículos ficou estável em janeiro, com importações registrando o maior resultado em dez anos e exportações em queda. O país produziu 152.564 veículos em janeiro, praticamente sem mudanças em relação às 152.666 unidades no mesmo período em 2023, de acordo com a Associação Nacional dos Fabricantes de Veículos Automotores (Anfavea). Em comparação a dezembro, houve recuo de 11pc. A baixa na produção foi impulsionada principalmente por uma elevação histórica nas importações de veículos. As chegadas atingiram 31.500 unidades, o maior volume desde janeiro de 2014, com a Argentina representando 46pc deste total. A participação de mercado chinesa no setor automotivo brasileiro também está crescendo significativamente nos últimos anos, saltando para 25pc das importações no mês passado, ante 2pc no mesmo intervalo em 2020. A Anfavea não forneceu dados sobre a fatia de mercado da China em 2023. O retorno das tarifas de importações sobre veículos elétricos direcionou o aumento das chegadas, segundo o presidente da associação, Márcio de Lima Leite. "Muitas empresas importaram volumes maiores que a demanda em dezembro para vender em janeiro e fevereiro", disse Leite, acrescentando que veículos elétricos e híbridos corresponderam a 14pc e 19pc das importações do mês, respectivamente. Enquanto isso, as vendas de veículos cresceram para 161.615 unidades em janeiro, alta de 13pc frente ao mesmo intervalo em 2023 e redução de 35pc em comparação a dezembro. O Brasil exportou 18.837 veículos no período, queda de 43pc na base anual e de 26pc em relação ao mês anterior. As vendas para a Argentina, Colômbia e Chile caíram 19pc, 79pc e 60pc, respectivamente. Mover As regulamentações para o Mover , o novo programa de descarbonização da frota de transporte, serão lançadas até o fim do Carnaval, confirmou o vice-presidente e ministro do Desenvolvimento, Indústria, Comércio e Serviços (MDIC), Geraldo Alckmin, durante a entrevista coletiva da Anfavea nesta quinta. A iniciativa ainda é uma Medida Provisória (MP) instituída pelo governo do presidente Luiz Inácio Lula da Silva e estabelecerá requisitos obrigatórios para a comercialização de novos veículos produzidos internamente e unidades importadas. "Vamos trabalhar no Congresso para o mais rapidamente possível termos a aprovação da MP", afirmou Alckmin. A Anfavea elogiou o programa e destacou seu potencial para angariar mais investimentos para a indústria automotiva. Até o fim de janeiro, o país já atraiu mais de R$41 bilhões em investimentos de várias montadoras, como Volkswagen, GM, Stellantis, Renault e outras. "Iremos passar de R$100 bilhões [em investimentos]", previu Leite. Por Laura Guedes Participação de mercado de veículos leves por combustível % Jan-24 Jan-23 ± (pp) Gasolina 4,4 2,2 2,2 Elétricos 2,9 0,6 2,3 Híbridos 2,5 1,6 0,9 Híbridos Plug-in 2,5 1,2 1,3 Flex 77,4 83,0 -5,6 Diesel 10,4 11,4 -1,0 Anfavea Envie comentários e solicite mais informações em feedback@argusmedia.com Copyright © 2024. Argus Media group . Todos os direitos reservados.

Business intelligence reports

Get concise, trustworthy and unbiased analysis of the latest trends and developments in oil and energy markets. These reports are specially created for decision makers who don’t have time to track markets day-by-day, minute-by-minute.

Learn more