AMCool - Om projektet

Globale tendenser inden for elektrificering og digitalisering drives af den hurtige udvikling inden for halvlederteknologi og fortsætter med at ændre måden, vi arbejder, rejser og skaber forbindelse på. I takt med at effekttætheden i den hardware, der ligger bag disse tendenser, fortsætter med at stige, bliver termisk styring flaskehalsen – og AMCool har til formål at tackle denne udfordring.

Forskningsprojektet ”Advanced Module Cooling (AMCool)” er koordineret af Teknologisk Institut og adresserer problemet med den hurtigt voksende generering af spildvarme i halvlederbaserede teknologier. Traditionelle kølekoncepter og de tilhørende fremstillingsmetoder er sakket bagud i forhold til kravene i moderne elektronik, hvilket fører til højere spidstemperaturer, lavere effektivitet og kortere levetid for komponenterne. Som reaktion på denne udfordring har AMCool til formål at udvikle yderst effektive to-fasede kølekoncepter ved at udnytte mulighederne inden for additiv fremstilling (AM/3D-print) og derved bidrage til en mere bæredygtig, elektrificeret fremtid.

I de senere år er AM opstået som en overbevisende løsning på udfordringerne inden for termisk styring. I modsætning til traditionelle fremstillingsteknikker, såsom spåntagende bearbejdning, lodning og skiving (skrælling), udmærker AM sig ved at producere komplekse former, der kan tilpasses et specifikt termisk felt i stedet for at være begrænset af fremstillingsmæssige restriktioner. Desuden gør AM det muligt at kombinere flere dele til en monolitisk struktur, hvilket eliminerer monteringstrin, svigtpunkter og termiske barrierer, samtidig med at genanvendeligheden forbedres. Ved at udnytte disse iboende fordele har AMCool sat sig for at udvikle nye, AM-fremstillede køleløsninger til to relevante fremtidsindustrier: datacentre og elbiler.

Skaber effekt, hvor det virkelig batter

Det første anvendelsesscenarie (use case) for AMCool er trækkraftinvertere til elbiler (EV'er). En trækkraftinverter indeholder flere effektmoduler, som omdanner vekselstrøm til jævnstrøm og omvendt. Denne proces sker både under opladning og kørsel og genererer betydelige varmetab. Nye generationer af halvledermaterialer til effektelektronik, for eksempel siliciumcarbid (SiC) eller galliumnitrid (GaN), vil potentielt kunne føre højere strømme med overlegen effektivitet; den tilhørende varmegenerering overstiger dog kapaciteten af konventionelle kølemetoder til effektmoduler.

Den succesfulde udvikling og implementering af en kompakt, yderst effektiv køleløsning gennem AMCool-projektet vil bane vejen for en udbredt udbredelse af disse nye halvledermaterialer. På den ene side vil dette muliggøre en bedre samlet systemeffektivitet, længere rækkevidde og længere levetid for komponenterne i den enkelte elbil. På den anden side udgør tilstrækkeligt afkølede SiC- og GaN-effektmoduler et afgørende skridt i retning af den økonomiske levedygtighed af decentrale energilagringsmetoder, såsom vehicle-to-grid (bil-til-net).

Projektets andet anvendelsesscenarie vedrører serverkøling til high-performance computing (HPC) og AI-applikationer. Da effekttætheden pr. serverrack er vokset fra <30 kW til over 100 kW i løbet af blot få år, er der brug for en ny generation af køleinfrastruktur. En betydelig del (op til 40 %) af et datacenters samlede energiforbrug går til køling alene; derfor vil mere effektive kølekoncepter have en mærkbar aflastende effekt på den enorme belastning, som datacentre lægger på det danske elnet i dag.

Mens datacenterindustrien stadig kæmper med overgangen fra luftkøling til direkte væskekøling, går AMCool et skridt videre og udnytter fordelene ved to-faset køling til nuværende og fremtidige generationer af high-end processorer. Succesfuld implementering af to-faseteknologi i et datacenterkontekst vil drastisk reducere energibehovet til køling, forbedre energieffektiviteten (Power Usage Effectiveness - PUE) og bidrage til længere levetid for komponenter samt lavere fejlrater. Dette er alt sammen nødvendige skridt for at sikre Danmarks konkurrenceevne i en datadrevet verden, samtidig med at bæredygtighedsmålene overholdes.

Fakta om projektet

AMCool-projektet løber fra januar 2025 to december 2027 og er støttet af EUDP - Det Energiteknologiske Udviklings- og Demonstrationsprogram. Det samlede projektbudget er på 16,7 mio. kr. Konsortiet består af fire partnere: Teknologisk Institut, Aalborg Universitet, Danfoss Climate Solutions og Heatflow ApS.