Kapti la Enerĝan Estontecon: La Strategia Evoluo de Teknologio de Solida Ŝtata Transformilo en Usono
DG Matrix kaj Resilient Power diras, ke iliaj solidaj transformiloj povas malpliigi la kostojn, tempon kaj komplikecon de provizado de energio al datumcentroj, ŝarĝejoj por elektraj veturiloj (EV) kaj simila. Dum jardekoj, elektra inĝenieroj sonĝis pri aparato, kiu povus senprobleme konekti sunpanelojn, baterisistemojn kaj lokajn generatorojn al alta-energian aparatojn, kiel EV ŝarĝiloj aŭ serviloj en datumcentroj, sen bezono de granda kvanto da multekostaj aparatoj por farigi ilin kunlabori.
Nun, tiuj aparatoj, nomitaj solidaj transformiloj, efektive komencas eniri la merkaton — kaj ilia apero ne povas esti pli oportuna.
Tio estas ĉar la teknologio povas esti la ŝlosilo por solvi la masivajn energiabesonojn de datumcentroj, fabrikoj kaj ŝarĝejoj por EV, kiuj povas superŝargi la elektran reton kaj kaŭzi, ke utiligantoj brulas pli da fosila energio, kiu kontribuas al la tutmonda varmigo.
Ĉe nun, la demando de tiuj grandaj energiakonsumantoj por elektra energio superas la provizan kapablecon de la Usona elektra reto. Teorie, tio povus esti solvita per permesado al ili instaligi proprajn sunpanelojn, bateriojn kaj generatorojn surloke — idealaj mikroretoj — sed tio ŝajne simpla solvo estas fakte ekstreme komplika kaj multekosta realigi.
Ĉiu sunkolonaro, baterio, fuelcelo, generatoro aŭ alia lokaj energifontoj postulas plurajn aparatojn — elektrajn protektajn aparatojn, izoltransformilojn, stigaĵtransformilojn, potencvortsendiloj — por sekure konverti rekta kurenton (DC) al alternativa kurento (AC) aŭ inverse, kaj por altegi aŭ malmulteigi la voltan por kontentigi la bezonojn de diversaj lastaj en konstruaĵo.
Solidaj transformiloj povas atingi ĉiujn tiujn funkciojn per nur unu aparato, kontrolante elektron kiel flekseble kiel router kontrolos datfluon. Tio estas aparte valoro por administri alta-energian demandan aparaton (kiel EV ŝarĝiloj) aŭ aparaton tre senteman al la kvalito de energio (kiel servilrangoj en datumcentroj).
Tiel diras Haroon Inam, CEO kaj kofondinto de DG Matrix. DG Matrix estas unu el la paŭaj kompanioj, kiuj komencis meti solidajn transformilojn en praktikan uzon. Li diris, ke DG Matrix kolektis $20 milionojn en marto de tiu jaro kaj nuntempe konstruas fabrikon en Karolino de Nordo, kiu atendite komencos operaciojn pli malfrue en tiu jaro kun jara produkta kapablo de 1,000 unitoj. "Ni eniras la grandan kaj neservitan komercan kaj industrikan mikroretan merkaton," li diris. "Homoj ne faris tion, ĉar la kostoj por konstrui unuan, prizonan mikron reton estas tro altaj."
DG Matrix ne estas la sola kompanio, kiu laboras pri tio. Heron Power, startupo fondita de antaŭa Tesla laboristo Drew Baglino, kolektis $43 milionojn kaj celas konstrui sian unuan solidan transformilon je 2027. Amperesand kolektis $12.5 milionojn lase jare por daŭrigi la disvolvon de solidaj transformiloj, kiuj testiĝas en Singapura elektra reto.
Grandaj elektronikaj kompanioj interesiĝas pri tio. Elektra ekipamenta giganto Eaton konsentis la monato pasintan akiri Resilient Power Systems, kiu kolektis $5 milionojn en 2021 por konstrui kaj disvasti sian potencvortsendilan ekipamenton por EV ŝarĝejoj kaj aliaj alta-energiaj medioj. Eaton investos $55 milionojn en la kompanio je la finiĝo de la transakcio; depende de la financa kaj teknika performanco de Resilient Power dum la venontaj kelkaj jaroj, Eaton povas ankaŭ pagi plian $95 milionojn.
"Multaj homoj laboris pri tiu teknologio pli ol dekjare," diris Aidan Graham, seniora vicprezidanto kaj ĝenerala direktoro de la Criticaj Potencvortsendilaj Solvoj-bizneso de Eaton. Nun, kun progresoj en kelkaj klavaj inĝenieraj teknologioj, tio teknologio povas fine havi sian doratan aĝon — utiligantoj kaj aliaj institucioj komencis testi ĝin.
Evoluo de Solidaj Transformiloj
Eaton laboris pri solidaj transformiloj esplorado kaj disvolvado dum multaj jaroj. La kompanio ankoraŭ ne divulgis, kiel skaligi la manufakturon kaj disvastigon de la teknologio de Resilient Power. Sed Graham diris: "Ni esploras plurajn areojn, inkluzive EV ŝarĝadon kaj integri bateriojn en datumcentrojn kaj aliajn kritikajn mediojn. 'La perdo de energia perfundo por eĉ momento povas minaci la vivojn de homoj kaj kosti multe da mono.'"
Michael Wood III, ĉefestro de DG Matrix, diris, ke la kompanio testas sian ekipamenton kun kompanioj inkluzive elektra ekipamenta giganto ABB, Karolina de Nordo utiliganto Duke Energy, kaj PowerSecure, granda mikroreta kaj datumcentra potencvortsendila sistemo disvolvanto posedata de utiliganto Southern Co.
"La plej bona maniero akiri la venontan gigawatt-on de energio estas konstrui distribuitajn sistemojn," diris Wood. "Hodiaŭ, vi bezonas ĉiujn tiujn aparatojn por igi tiujn projektojn funkci glate. DG Matrix forigas la balanceton inter ĉiuj tiuj sistemoj kaj simpligas ĝin en unu sistemon."
Inam diris, ke la kostoj de uzo de la solida transformilo de DG Matrix estas nur duono de tiu de konektado de tipaj lokaj mikroretaj komponentoj per kombinaĵo de pluraj teknikaj normoj. Krome, ĝi faciligas rapide miksi kaj matĉi ekipamentojn aŭ ŝanĝi la sisteman konfiguracion de datumcentroj, EV ŝarĝejoj, kaj aliaj potencialaj mikroretaj lokoj.
Do, se solidaj transformiloj estas tia utila teknologio, kial ili nur eniras la kampon nun?
Estas bona kialo, pro kiu ĝi prenis tiom longe, diris Vlatko Vlatkovic, partnero de Clean Energy Ventures, investanto en DG Matrix kaj veterano de la industria elektrifikcia bizneso de General Electric, kiuj aliĝis al la startupa administranta konsilantaro en tiu jaro.
La elektra reto forte dependas de elektromekanikaj aparatoj, kiuj operacias relative simple kaj malŝanĝiĝis malgrande dum la pasinta jarcento. Malgraŭ iu progreso en lastatempe, kiu faris eblan aparatojn kiel suninvertiloj aŭ EV driva sistemoj, la semikondukantoj, kiuj faras ebla modernan komputadon, ne estas vaste uzitaj en la elektra reto.
"Premi la industrion por uzi pli da potencvortsendiloj estis granda defio," diris Vlatkovic, precipe je pli alta retnivelo. Ĝis recente, la subesta teknologio "ne estis sufiĉe granda aŭ fidinda. Estis teknikaj problemoj."
Similaj defioj plagis solidajn transformilojn en alta-volta industriaj aplikoj, diris Neal Dikeman, partnero de Energy Transition Ventures, investanto en Resilient Power. Li diris, ke daŭraj progresoj en silicio-karbido semikondukantoj kaj plibonigoj en la komputa potenco necesigita por efektivigi ilin efikajn en potencvortsendiloj helpis. "Sed ĝi ne estas facila."
Inam, kiuj serviĝis kiel ĉefteknologia oficisto de grilla potencvortsendila provizanto Smart Wires antaŭ aliĝi al DG Matrix en 2023, rimarkis, ke la startupo devis solvi plurajn klavajn defiojn por atingi ĉi punkton.
Unue, je alta volto, la varmo produktita de AC-DC konverto estas malfacile disvasti. Traktado de "elektromagnetika bruajo," aŭ interfero kaŭzita de la sama alta-frekvenca elektra ŝaltado. "Se vi ne scias efektive mitigi la bruajon, ĝi afektas ĉion. Ĝi povas kaŭzi supervarmom, eksplodojn, kaj performancmalbonon," diris Inam.
Tamen, solvado de tiuj defioj ankaŭ havas siajn rekompensojn. "Nia teknologio nun estas sufiĉe matura kaj sofistika, ke ni povas lanĉi fidindan ekipamenton," diris Vlatkovic.
Kial Nun estas la Tempo por Solidaj Transformiloj
La tempigo ne povas esti pli oportuna.
"Ĉio elektrifiĝas, de aŭtoj al industrioj al loĝejoj," diris Vlatkovic. "Se vi rigardas projekciojn de la potenco, kiun la reto bezonos liveri en la venontaj 10-20 jaroj, vi vidos, ke ni devas almenaŭ duobligi la retnivelon. Iuj projekcioj eĉ diras, ke ni devas triobligi la ekzistantan retnivelon."
Inam diris, ke kontenti la energiabesonojn de datumcentroj estas aparte granda okazo.
La ambiaciaj artifical-inteligentaj planoj de tekgigantoj metas enorman onkon sur la elektrajn retojn de utiligantoj en datumcentro hotspots, kiel Virginia, Georgia, kaj Texas. Tio promovis datumcentro disvolvantojn esplori vojojn por redukti la preson sur la elektran reton, inkluzive konstruado de generatoroj kaj baterioj proksime aŭ surloke.
"La tri grandaj problemoj estas la rapideco de la energiprovizo (la klientoj ne povas ricevi energion sufiĉe rapide), la kostoj de la energio, kaj la kapablo agregi plurajn resursojn por fleksebleco," diris Inam. "Ni parolis kun enterprizaj klientoj kun centoj aŭ miloj da lokoj. La plej granda defio, kiun ili frontas, estas, ke ili devas diziĝi ĉiu lokon de nova. Ili serĉas turnklav-solucion al la defio de disvastigo de 1,000 lokoj anstataŭ unu."
Solidaj transformiloj povas helpi kontenti tiujn bezonojn, diris Vlatkovic. "De kompleksaj instaladoj kaj pluraj kompanioj al unu kompanio prizorganta ĉion."
Metado de Pluraj Funkcioj en Malpli Grandaj Pakadoj
Graham de Eaton diris, ke "alta-potencdensa" pakado ankaŭ povas savadi valoran spacon en stranga medioj, kiel datumcentroj kaj EV ŝarĝejoj. Solidaj transformiloj povas masproduktiĝi en fabrikoj, reduktante la kostojn kaj tempon de elektra laboro en konstruaĵlokaj. "Vi revenigis ĝin en regitan manufakturan medio," diris Graham.
Krome, havi unu aparaton, kiu povas faras plurajn taskojn, simpligas la inĝenierajn bezonojn, diris Dickman.
"Se vi dizenas kompleksan sistemon per pretfaritaj komponentoj, la misagordo de diversaj aparatoj ne povas plene kontenti la sisteman bezonojn. Tio pligrandigas la kostojn kaj malpligrandigas la efikecon," li diris. "Vi povas solvi ĉi tiun problemon per prizorgitaj produktoj — sed tio estas pli multekosta kaj riska. Kiam vi traktas kun suno, energikonservo, kaj datumcentroj, kaj homoj, kiuj bezonas movi rapide kaj bezonas ion fidindan kaj mallongan, ĉio tio malvalidiĝas."
Joaquin Aguerre, la kompania direktoro de strategia portfoliodisvolvo, diris, ke ĉiuj tiuj potencialaj avantaĝoj promptis la mikroretan disvolvanton PowerSecure lanĉi pilotojn de almenaŭ du solidaj transformil-teknologioj, inkluzive testojn kun DG Matrix. "Ni provas esti en la fronto de tiu teknologio."
PowerSecure dezenis kaj instalitis pli ol 2.4 gigawattojn de mikroreta kapablo por klientoj rangante de grandaj vendistoj kaj hospitaloj al utiligantoj kaj datumcentroj. La kompanio aparte fokusas sur solidaj transformiloj por integri energieffektivajn "hibridajn mikroretojn" kiu kombinas "sunon, energikonservon, naturgasgeneratorojn, fuelcelojn, EV ŝarĝadon — kion ajn vi povas pensi," diris Aguerre.
"La vera marka demando komencis emerĝi," li diris. Samtempe, "plej multe de tiuj kompanioj ankoraŭ estas en la fruaj stadioj.... La sekva logika paŝo estas konduki proprajn pilotprojektojn por observi reelajn klientajn uzejojn en pli malgrandaj skaloj" kaj testi la durcecon kaj fidindecon de la rilataj teknologioj.
Post ĉio, ne grave, kiujn malavantaĝojn tradiciaj transformiloj havas kompare kun novaj potencvortsendiloj, "ili ne falas ofte," Aguerre notis. "Ĉiuj atendas la saman fidindecon de ĉiu solida transformilo, kiun ili rigardas."
