Memanfaatkan teknologi GaN bagi Indonesia yang sedang bertransisi menuju kendaraan listrik (EV). Saat ini Indonesia memasuki fase—ketika keunggulan industri tidak lagi semata-mata ditentukan oleh kapasitas baterai, jumlah stasiun pengisian, atau volume penjualan kendaraan. Lantas?
Perangkat demonstrasi pengisi daya DC 3 kW satu fase dua arah dengan elektronika daya GaN. Para peneliti Fraunhofer IAF mengembangkan modul elektronika daya (atas) yang berbasis semikonduktor daya galium nitrida (GaN) dan substrat isolasi alternatif. Model demonstrasi ini dibuat dan modulnya diintegrasikan oleh mitra proyek GaN4EmoBiL, Ambibox GmbH (Foto/©: Fraunhofer IAF)
Penulis/editor: Rayendra L Toruan
TechnoMachinews.id – Fraunhofer IAF (sumber): Tim ahli Fraunhofer IAF menghadirkan inovasi—elektronika daya GaN untuk pengisian daya DC satu fase dua arah pada kendaraan listrik (EV).
Elektronika daya—khususnya semikonduktor berbasis gallium nitride (GaN)—menjadi faktor strategis yang menentukan efisiensi, ukuran, biaya, fleksibilitas, dan integrasi EV dengan sistem energi.
Perkembangan terbaru dari Fraunhofer IAF dipublikasikan melalui proyek GaN4EmoBiL: bagaimana teknologi GaN dapat digunakan untuk membangun pengisi daya DC 800 V dua arah yang lebih ringkas dan fleksibel.
Elektronika daya GaN memadukan keunggulan kinerja, efisiensi, dan biaya, serta memainkan peran teknologi kunci dalam transisi energi.
Pada ajang PCIM Expo & Conference 2026 di Nuremberg, Jerman, beberapa bulan lalu, para peneliti memamerkan pengembangan bidang elektronika daya GaN—dengan sorotan utama berupa perangkat demonstrasi pengisi daya DC 800 V satu fase dua arah untuk kendaraan listrik.
Perangkat ini dikembangkan oleh mitra proyek Ambibox dalam kerangka proyek BMWE bertajuk GaN4EmoBiL, dan menggunakan modul GaN 1200 V buatan Fraunhofer IAF.
Para peneliti mengembangkan modul elektronika daya berbasis galium nitrida (GaN) untuk sistem pengisian daya arus searah (DC) dua arah kelas 800 V sebagai bagian dari proyek GaN4EmoBiL.
Kandungan proyek itu adalah semikonduktor daya GaN untuk elektromobilitas dan integrasi sistem melalui pengisian daya dua arah. Mitra proyek, Ambibox GmbH yang mengintegrasikan modul tersebut ke dalam perangkat demonstrasi pengisi daya off-board satu fase dua arah untuk kendaraan listrik.
Sedangkan modul Fraunhofer IAF menggunakan perangkat GaN kelas 1200 V yang diimplementasikan pada substrat isolasi.
Karakteristik unggul perangkat ini akan dievaluasi melalui penggunaannya dalam perangkat demonstrasi dengan rentang tegangan baterai mulai dari 150 V hingga maksimum 920 V.
Keberhasilan pengembangan ini menegaskan potensi besar yang dimiliki elektronika daya berbasis GaN bagi masa depan elektromobilitas.
Sebuah kotak semi-transparan berisi komponen elektronik; di bagian atasnya terdapat papan sirkuit yang memuat elektronika daya dari Fraunhofer IAF. Steker Schuko dan steker CCS terlihat di bagian depan.
Papan sirkuit dengan komponen elektronik Fraunhofer IAF
Tampilan jarak dekat modul daya yang dikembangkan dan diproduksi di Fraunhofer IAF, menggunakan transistor GaN kelas 1200 V pada substrat isolasi untuk sistem pengisian daya DC dua arah (Foto/©: Fraunhofer IAF)
Pengisi daya DC 800 V satu fase dua arah dengan daya 3 kW
“Model demonstrasi pengisi daya off-board satu fase dengan daya dua arah hingga 3 kW ini menjawab kesenjangan dalam keseimbangan antara biaya, fleksibilitas, efisiensi, dan kekompakan untuk pengisian daya dua arah,” jelas Profesor Muda Dr. Stefan Mönch, koordinator proyek GaN4EmoBiL.
Saat ini, kendaraan listrik dilengkapi dengan pengisi daya on-board (terpasang permanen) untuk mengubah arus bolak-balik (AC) dari stopkontak rumah atau stasiun pengisian daya umum menjadi arus searah (DC) yang dibutuhkan mobil listrik—misalnya, dengan daya keluaran 11 atau 22 kW untuk pengisian cepat.
Akan tetapi, pengisi daya on-board relatif membutuhkan biaya tinggi untuk membuat ukuran, bobot, dan kompleksitas teknisnya. Pengisi daya off-board yang dikembangkan dalam proyek GaN4EmoBiL ini merupakan alternatif yang jauh lebih murah dan fleksibel.
Meskipun kecepatan pengisian dayanya (3 kW) lebih rendah dibandingkan sistem pengisian daya on-board, perangkat ini bersifat portabel, jauh lebih ringkas dan ringan, serta serbaguna berkat konektor Combined Charging System (CCS) dan membutuhkan colokan standar rumah tangga.
Model uji coba memiliki volume total 8,3 liter dan berat total (termasuk konektor) sebesar 5,7 kg. Keunggulan lainnya adalah kemampuan pengisian daya dua arah.
“Pengisian daya dua arah pada tegangan pemblokiran tinggi, sebagaimana dimungkinkan oleh sistem pengisian daya GaN yang didemonstrasikan ini, menjadi pilar penting dalam menciptakan sistem energi yang lebih fleksibel,” tandas Achim Lösch, Pengembang Bisnis untuk Elektronika Frekuensi Tinggi dan Daya, Fraunhofer IAF.
Pengisian daya dua arah memungkinkan mobil listrik berfungsi tidak hanya sebagai sarana transportasi, tetapi juga sebagai perangkat penyimpanan energi.
Saat pasokan berlebih, mobil ini mengambil listrik dari jaringan, dan saat permintaan memuncak, mobil ini menyalurkan kembali listrik ke jaringan tersebut.
“Kami mengembangkan perangkat GaN inovatif dan sirkuit daya terintegrasi (IC daya GaN) yang efisien,dan secara signifikan memajukan miniaturisasi di tingkat sistem melalui integrasi fungsional,” ungkap Dr. Michael Basler, ilmuwan di departemen elektronika daya GaN Fraunhofer IAF.
“Secara bersamaan, kami mendorong skalabilitas teknologi ini terkait kelas tegangan, kapasitas hantar arus, dan ukuran wafer. Tujuan kami: performa wide-bandgap dengan harga setara silicon,” lanjut Dr. Michael Basler.
Salah satu prasyarat teknologi penting bagi terwujudnya All Electric Society (Masyarakat Serba-Listrik) adalah pengembangan berkelanjutan perangkat elektronika daya yang semakin tangguh dan efisien – khususnya dalam sistem konversi dan penyimpanan energi.
Tidak berhenti di hilirsasi
Dalam proyek GaN4EmoBiL, mitra dari sektor penelitian dan industri bekerja sama mengembangkan teknologi pengisian daya dua arah yang hemat biaya dan efisien untuk kendaraan Listrik (Foto/©: Blue Planet Studio adobe.stock.com/Fraunhofer IAF)
Dalam aplikasi-aplikasi ini, komponen elektronika daya menjadi faktor pembatas utama: tegangan maksimum yang dapat ditangani oleh konverter biasanya ditentukan oleh kemampuan ketahanan tegangan semikonduktor yang digunakan, sehingga menetapkan batasan sistem yang krusial.
Oleh karena itu, kinerja komponen-komponen ini sangat menentukan kinerja sistem secara keseluruhan.
Berkat sifat-sifat fisiknya, GaN memungkinkan kemajuan signifikan dalam elektronika daya untuk aplikasi konversi energi. Komponen berbasis GaN memungkinkan pengembangan sistem yang lebih cepat, lebih ringkas, dan lebih efisien.
Di bidang elektromobilitas, GaN—melalui kombinasi kinerja, efisiensi, dan biaya yang lebih rendah—membuka peluang penggunaan elektronika daya pada kelas tegangan hingga 1200 V dan, di masa depan, hingga 1700 V.
Sistem berkinerja tinggi semacam itu memberikan dampak positif baik terhadap jarak tempuh mobil listrik maupun efektivitas biayanya. Sistem ini turut berperan dalam meningkatkan penerimaan masyarakat terhadap elektromobilitas.
Bagi Indonesia, implikasinya jauh lebih luas daripada sekadar teknologi charger. Integrasi EV dengan sistem kelistrikan dapat menjadi bagian dari strategi pengelolaan beban, pemanfaatan energi terbarukan, dan pengembangan sistem energi yang lebih fleksibel.
Indonesia memiliki posisi penting dalam rantai pasok kendaraan listrik, terutama melalui sumber daya mineral dan agenda hilirisasi. Akan tetapi, hilirisasi material tidak otomatis menghasilkan kedaulatan teknologi.
Nilai tambah terbesar dalam industri EV semakin bergerak menuju lapisan yang lebih kompleks: semikonduktor, power module, inverter, sistem manajemen baterai, charging infrastructure, perangkat lunak, hingga sistem integrasi energi.
Di sinilah perkembangan GaN perlu dibaca sebagai sinyal industri. Gallium nitride merupakan material wide-bandgap semiconductor yang memungkinkan perangkat elektronika daya beroperasi dengan kecepatan switching tinggi serta potensi peningkatan efisiensi dan kepadatan daya.
Dengan demikian, sistem dapat dirancang lebih kecil, ringan, dan efisien. Bila Indonesia ingin membangun industri EV yang kompetitif dalam jangka panjang, pertanyaannya tidak cukup, “Berapa banyak kendaraan listrik yang diproduksi?”
Pertanyaan strategisnya harus berubah menjadi: “Berapa banyak teknologi inti kendaraan listrik yang mampu kita kuasai?”
Tantangan terbesar Indonesia adalah membangun ekosistem teknologi yang mampu menghubungkan riset, manufaktur, standardisasi, pembiayaan, dan kebutuhan pasar.
Pengembangan GaN bukan sekadar persoalan menghasilkan transistor. Dibutuhkan kemampuan dalam desain perangkat, material dan substrat, fabrikasi wafer, packaging, gate driver, modul daya, desain charger, pengujian reliabilitas, hingga integrasi dengan jaringan listrik.
Tanpa strategi yang terintegrasi, Indonesia berisiko mengalami situasi ketika kendaraan dan infrastrukturnya tumbuh cepat, tetapi teknologi inti—termasuk semikonduktor dan elektronika daya—tetap didominasi pemasok global.
Persoalan lainnya adalah skala. Teknologi semikonduktor membutuhkan investasi besar, tenaga ahli, standar kualitas tinggi, serta pasar yang mampu menyerap produk secara konsisten.
Karena itu, pendekatan membangun industri GaN tidak dapat dilakukan hanya melalui pembangunan fasilitas manufaktur, tetapi harus dimulai dari penciptaan ekosistem permintaan dan inovasi.
Indonesia justru memiliki peluang karena transformasi EV menyediakan pasar domestik untuk elektronika daya.
Pengembangan charger menjadi salah satu titik masuk yang realistis. Perangkat pengisian membutuhkan konverter AC/DC, DC/DC, inverter, sistem proteksi, kontrol digital, dan semikonduktor daya. Dengan meningkatnya jumlah EV, kebutuhan terhadap komponen tersebut akan ikut meningkat.
teknologi yang dikembangkan untuk EV dapat memiliki aplikasi lintas industri. GaN dapat diarahkan untuk berbagai kebutuhan seperti: sistem pengisian kendaraan listrik; inverter energi surya; sistem penyimpanan energi; data center power supply; catu daya industri; smart grid; sistem kelistrikan bangunan; serta perangkat konversi energi berdaya tinggi.
Dengan pendekatan tersebut, EV bukan hanya menjadi industri otomotif baru, melainkan anchor market bagi pengembangan industri elektronika daya nasional.
Perkembangan tersebut harus menjadi refleksi kebijakan industri. Keunggulan sumber daya alam dapat menjadi fondasi, tetapi penguasaan teknologi adalah faktor yang menentukan seberapa besar nilai ekonomi dapat dipertahankan di dalam negeri.
Karena itu, agenda kendaraan listrik Indonesia perlu bergerak dari sekadar _arket creation menuju technology creation. Pengembangan GaN, elektronika daya, dan bidirectional charging dapat menjadi salah satu pintu masuk menuju agenda tersebut.
Indonesia tidak cukup hanya menjadi pusat produksi kendaraan listrik. Indonesia perlu menjadi salah satu pusat pengembangan teknologi yang menggerakkan ekosistem elektrifikasi Asia. #SalamSobatTechnoMachinews
