Güç Geleceğini Yakalamak: ABD'de Katı Hal Dönüştürücü Teknolojisinin Stratejik Evrimi

DG Matrix və Resilient Power cümləvi transformatordan istifadə edərək, verilənlər mərkəzlərinə, elektrikli avtomobillər (EV) zənginləmə merkezlərinə və s. elektrik təminatının maliyyətini, zamanını və mürəkkəbliyini azaltmaq haqqında danışır. Uzun illər boyu elektrik mühəndisləri, quruşan panel, batareya sistemləri və sahədəki generatorların yüksek enerji tələbləri olan ekipmanlarla, EV zənginləməçləri və ya verilənlər mərkəzi serverləri kimi, bir çox maliyyətli aparata ehtiyac olmadan uyğunlaşdırılmasını həvəs etmişlər.

İndi isə bu cihazlar, cümləvi transformatordan adlandırılan, piyasaya çıxmağa başladı — və onların görünüşü daha də müvafiq olamazdı.

Bu texnologiya, verilənlər mərkəzləri, fabrikalar və EV zənginləmə merkezlərinin böyük enerji tələblərinə cavab vermək üçün açar ola bilər. Bu tələblər elektrik şəbəkəsinə böyük yük təkmilləyə bilər və istismarlara daha çox fosil yanacaqların yandırılmasına səbəb olaraq, bu da global istişonasına xidmət edə bilər.

Hazırda, bu böyük elektrik istifadəçilərinin elektrik tələbləri ABŞ elektrik şəbəkəsinin təminat kapasitesindən artıqdır. Teorik olaraq, bu problem, onların öz sahələrində quruşan panel, batareya və generatorları qura bilərlər — ideal olaraq mikro şəbəkələr — amma bu sadə görünən həll faktiki olaraq çox mürəkkəb və pahalıdır.

Hər bir quruşan dizayn, batareya, yanma pilləsi, generator və ya başqa sahədəki enerji mənbəyi, elektrik koruma cihazları, izolyasiya transformatolları, yüksəltmə və endirilmə transformatolları, enerji konverterləri kimi bir çox aparata ehtiyac duyar — düzgün olaraq düzdən akım (DC) alternativ akım (AC)-ə və ya tərsinə çevirmək, və müxtəlif yük növlərinə uyğun olaraq voltajı yüksəltmək və ya endirmək üçün.

Cümləvi transformatolar, bir cihaz ilə bütün bu funksiyaları yerinə yetirə bilir və elektrikni routerin datanın axını kimi idarə edə bilir. Bu, böyük enerji tələbləri olan ekipmanlara (məsələn, EV zənginləməçləri) və ya elektrik keyfiyyətinə son derecə həssas olan ekipmanlara (məsələn, verilənlər mərkəzindəki server raflarına) idarə etmək üçün xüsusi dəyərlidir.

Bunları deyən DG Matrix-ın CEO və ortaq qurucusu Haroon Inamdir. DG Matrix, cümləvi transformatoralara praktiki istifadəyə başlamış olan az sayda şirkətlərdən biridir. O deyib ki, DG Matrix martda 20 milyon dollar topladı və hazırda Şimal Karolinada bir fabrika inşa edir, bu fabrika bu ilin sonunda 1.000 birimlik illik istehsal kapasitəsi ilə fəaliyyətə başlayacaq. "Biz böyük və xidmət almayan ticari və sənaye mikro şəbəkə bazarına giriyoruz," dedi. "İnsanlar bunu etməyib, çünki tək, xüsusi mikro şəbəkənin tikilməsi çox bahalıdır."

DG Matrix yalnız bu işə gələn şirkət deyil. Təsadüfən Tesla işçisi Drew Baglino tərəfindən qurulan Heron Power startapı 43 milyon dollar toplayıb və 2027-ci ildə ilk cümləvi transformatorlarını tikməyə nişanlanır. Amperesand geçen il 12,5 milyon dollar toplayıb və Sinzapanın elektrik şəbəkəsində test edilən cümləvi transformatorlarının inkişafını davam etdirir.

Büyük elektronika şirkətləri bu texnologiyanın üzərində çalışır. Elektrik ekipmanları giganti Eaton, son ayda 2021-ci ildə 5 milyon dollar toplayan Resilient Power Systems-i satın almağa razılaşdı. Eaton, tranzaksiyanın bağlanmasından sonra şirkətinə 55 milyon dollar investisiya edəcək; Resilient Power-in əlavə finansal və texniki performansına görə Eaton, növbəti bir neçə ildə 95 milyon dollar daha ödəyə bilər.

"Bircə çox insan bu texnologiyanın üzərində on illər boyu çalışmışdır," dedi Eaton-un Kritik Qüvvə Həlləri biznesinin senior vice prezidenti və general direktoru Aidan Graham. İndi, bir neçə açıq mühəndislik texnologiyalarında inkişaf edərək, bu texnologiya nihayət altını tapmış ola bilər — utilitalar və digər institutlar onu test etməyə başlamışdır.

Cümləvi Transformatordan İnkişaf

Eaton uzun illər boyu cümləvi transformatorların araşdırması və inkişafı üzərində çalışır. Şirkət, Resilient Power texnologiyasının istehsal və quraşdırılması扩大这段中文翻译成阿塞拜疆语：

Cümləvi Transformatordan İnkişaf

Eaton uzun illər boyu cümləvi transformatorların araşdırması və inkişafı üzərində çalışır. Şirkət, Resilient Power texnologiyasının istehsal və quraşdırılması üçün necə miqyaslanacağını hələ açığa çıxarmayıb. Amma Graham dedi ki: "Biz bir neçə sahəni araşdırırıq, elektrikli avtomobillerin zənginlənməsi və batareyaların verilənlər mərkəzləri və digər kritik mühitlərdə inteqrasiyası daxil. 'Hətta bir anlıq elektrik itirdiyiniz halda, bu insanların həyatına təhlükə olaraq və çox maliyyətə mal olaraq nəticələr doğurabilir.'"

DG Matrix-ın ofis şefi Michael Wood III dedi ki, şirkət elektrik ekipmanları imalatçısı ABB, Şimal Karolinada olan Duke Energy utilitası və utilitas Southern Co-nun malik olduğu büyük mikro şəbəkə və verilənlər mərkəzi elektrik sistemi inkişafçısı PowerSecure kimi şirkətlərlə ekipmanını test etməkdədir.

"Növbəti gigavatt enerjinin əldə edilməsi üçün ən yaxşı yol dağılmış sistemlərin qurulmasıdır," dedi Wood. "Bugün, bu layihələrin düzgün işləməsi üçün bütün bu cihazlara ehtiyac var. DG Matrix, bütün bu sistemlər arasında balansı aradan qaldırır və onu bir sistemə sadələştirir."

Inam dedi ki, DG Matrix-ın cümləvi transformatordan istifadə maliyyəti, bir neçə texniki standartların kombinasiyası ilə tipik sahədəki mikro şəbəkə komponentlərinin qoşulmasına nisbətən yalnız yarısı kadardır. Bununla belə, verilənlər mərkəzləri, elektrikli avtomobillerin zənginlənmə merkezləri və digər potensial mikro şəbəkə sahələrində ekipmanların sürətli bir qayda ile bir-birinə birləşdirilməsinə və ya sistem konfigurasiyasının dəyişdirilməsinə imkan verir.

Beləliklə, əgər cümləvi transformatorlar belə faydalı bir texnologiya isə, niyə indi ancaq sahəyə daxil olurlar?

Bu, uzun müddət keçirən bir prosesin nəticəsidir, dedi Vlatko Vlatkovic, Clean Energy Ventures partneri və General Electric-ın sənaye elektrifikasiya biznesindən gələn və bu il startapın icra heyətinə daxil olan DG Matrix investoru. "Elektrik şəbəkəsi, son yüzyıl boyu nəzəriyyən dəyişməyən nisbətən sadə işləyən elektromexaniki cihazlara güvənir. Son illərdə, güneş inversorları və ya elektrikli avtomobil sürüş sistemləri kimi cihazların mümkün olması, modern hesablama imkanlarını verən yarı-mexanizmlərin elektrik şəbəkəsində geniş yayılmamasına baxmayaraq, bir neçə inkişaf olmuşdur."

"Sektorun daha çox elektrik elektronikası istifadə etməsinə yönəltmək, xüsusən də yüksək şəbəkə voltajlarında böyük bir çətinlik oldu," dedi Vlatkovic. "Əvvəlki dövrə qədər, bazalanan texnologiya 'kifayət qədər böyük və ya etibarlı deyil. Texniki problemlər var idi."

Resilient Power-in investoru olan Energy Transition Ventures partneri Neal Dikeman dedi ki, cümləvi transformatorlar yüksək voltajlı sənaye tətbiqlərində oxşar çətinliklərə üzləşmişlər. O dedi ki, silisium karbid yarı-mexanizmlərinin inkişafı və onların enerji çeviriciliyində effektiv olmaq üçün lazımi hesablama gücündəki inkişaflar kömək etmişdir. "Amma bu asan deyil."

Inam, 2023-cü ildə DG Matrix-ə qoşulmadan əvvəl grid güc idarəetmə siqnəlçisi Smart Wires-ın baş texnoloji direktoru kimi xidmət etmiş və, startapın bu mərhələyə çatmaq üçün bir neçə əsas çətinliklə mübarizə etməlisini qeyd etdi.

Öncədən, yüksək voltajlarda, AC-DC çevirməsi tərəfindən yaradılan istilik tərədlənməsi çətinliklər yaratır. Eyni zamanda, "elektromagnit gürültüsü" və ya eyni yüksək tezlikli elektrik keçidi tərəfindən yaradılan təsirə qarşı mübarizə etmək. "Əgər gürültüyü nəzərə alaraq effektiv olaraq həll etməyi bilmirsəniz, bu hər şeyi təsirləyir. Bu, aşırı istilə, patlama və performansın azalmasına səbəb olur," dedi Inam.

Amma bu çətinliklərin həlli də özünün mükafatlarını verir. "İndi texnologiyamız kifayət qədər inkişaf etmiş və rafinə olub ki, etibarlı ekipmanlar buraxa bilərik," dedi Vlatkovic.

Cümləvi Transformatorlar üçün Niyə İndi Müvafiq Zaman?

Zamanın seçimindən daha yaxşı olamazdı.

"Hər şey elektrləşir, maşınlardan sənayəyə, evlərə qədər," dedi Vlatkovic. "Əgər sonrakı 10-20 illər ərzində elektrik şəbəkəsinin təmin etməsi lazımi olan enerjinin proqnozlarını nəzərə alsaq, şəbəkə kapasitəsini ən azı iki dəfə artırmağımız lazımdır. Bəzi proqnozlar hətta mövcud kapasitənin üç dəfə artırılması barədə deyir."

Inam dedi ki, verilənlər mərkəzlərinin enerji tələblərinə cavab vermək böyük bir imkanı təqdim edir.

Texnoloji gigantların həvəslənmiş kiçik intellekt planları, Virginia, Ceorciya və Texas kimi verilənlər mərkəzi populyar yerlərdəki utilitaların elektrik şəbəkəsinə böyük bir yük təkmilləyir. Bu, verilənlər mərkəzi inkişafçılarının elektrik şəbəkəsinə təsirin azalmasına nail olmaq üçün, yaxınlarda və ya sahədə generatorlar və batareyalar tikməyə bacarıqlandırır.

"Üç əsas problem, elektrik təminatının sürəti (müştərilər elektrik ala bilmirlər), elektrik maliyyəti və müxtəlif resursların fleksibilə qruplaşdırılmasıdır," dedi Inam. "Yüz və ya minlərlə sahəsi olan korporativ müştərilərlə danışmışıq. Onların qarşıdan gələn ən böyük çətinlik, hər sahəni sıfırdan dizayn etməkdir. Onlar binlərlə sahənin, bir sahənin deyil, keyfiyyətli həllə ehtiyacı var."

Vlatkovic dedi ki, cümləvi transformatorlar bu tələbləri yerinə yetirməyə kömək edə bilər. "Kömək edən bir neçə şirkətdən, hər şeyi idarə edən bir şirkətə qədər."

Kiçik Paketlərə Daha Çox Fonksiyalar

Eaton-ın Graham dedi ki, "yüksək enerji sıxlığı" paketləməsi, verilənlər mərkəzləri və elektrikli avtomobillerin zənginlənmə istasyonları kimi dar mühitlərdə dəyərli sahəni saxlamağa kömək edə bilər. Cümləvi transformatorlar fabrikalarda massiv olaraq istehsal edilə bilər, bu da tikinti sahələrində elektrik işçiliyinin maliyyətini və vaxtını azaltır. "Onu idarəedilən istehsal mühitində geri getirdiniz," dedi Graham.

Ayrıca, bir cihazın bir neçə tapşırığı yerinə yetirə bilməsi, mühəndislik tələblərini sadələşdirir, dedi Dickman.

"Əgər standart komponentlərdən istifadə edərək kompleks sistem dizayn edərsinizsə, fərqli cihazların uyuşmaması sistem tələblərini tamamilə qarşılamır. Bu, maliyyətə və effektivliyə zədə verir," dedi. "Bu problemləri xüsusi məhsullarla həll edə bilərsiniz — amma bu daha pahalı və riskli olur. Elektrikli avtomobiller, enerji saxlama və verilənlər mərkəzləri ilə işləyəndə və tez hərəkət etməli olan və ucuz və etibarlı bir şeyə ehtiyacı olan insanlar, bu həllər dağılır."

Şirkətin stratejik portfelinin inkişaf direktoru Joaquin Aguerre dedi ki, bütün bu potensial üstünlüklər mikro şəbəkə inkişafçısı PowerSecure-ə eni iki cümləvi transformator texnologiyasını pilot rejimində test etməyə təşviq etdi, bu testlər də DG Matrix ilə əməkdaşlıqla aparılır. "Biz bu texnologiyada öncülük etməyə çalışırıq."

PowerSecure, böyük mağazalar, hastanelərdən utilitalar və verilənlər mərkəzlərinə qədər müştərilər üçün 2,4 gigavattdan çox mikro şəbəkə kapasitəsi dizayn edib və quraşdırmışdır. Şirkət, "quruşan enerji, enerji saxlama, doğal gaq generatorları, yanma pillələri, elektrikli avtomobillerin zənginlənməsi — düşündüyünüz hər şey" kimi bir çox mənbələrin birləşməsindən ibarət "hibrid mikro şəbəkələrin" inteqrasiyasına cümləvi transformatorlar üzərində narahat olur, dedi Aguerre.

"Həqiqi bazar tələbi başlamışdır," dedi. Eyni zamanda, "bu şirkətlərin çoxu hələ də ilk mərhələdədir.... Növbəti loqik addım, daha kiçik ölçülü real müştəri istifadə hallarını müşahidə etmək və ilgili texnologiyaların dayanıqlılığını və etibarlılığını test etmək üçün uyğun pilot layihələr aparmaqdır."

Nəhayət, ən innovativ enerji elektronikası ilə müqayisədə, tradisional transformatorların hansı dezavantajları olsa da, "onlar tez-tez arıza vermirlər," dedi Aguerre. "Hər kəs, nəzərdə tutduqları hər hansı bir cümləvi transformatordan eyni etibarlılığı gözləyirlər."