Energia Futurua Etxekarre: Estatu Batuetako Transformatore Estatikoaren Teknologiaren Estrategia Evoluzioa

DG Matrix eta Resilient Power esan dituzte zurezko transformadoreek datu-zentroetara, auto elektriko (EV) kargatze puntuetara eta antolakor gehiagora eraman dezakeen energia kostua, denbora eta konplexutasuna murriz ditzakeela. Hamarkada asko inguruan, elektrizitatearen ingeniariei suertatu zen gailu bat, zerrenda argia, bateria sistemak eta tokiko generadoreak osasungarri handiak, hala nola EV kargatzaileak edo datu-zentroen zerbitzariak, ez ditzaiela beharrezkoa izango hardware mota asko eta kostera.

Orain, zurezko transformadore deritzon gailu hauek hasi dira merkatuan sartzen — eta horren agerpenak ezin da oso ongi iritsi.

Honek arrazoi du datu-zentroetarako, fabriketarako eta EV kargatze puntu guztietarako energia eskaintza handiak, hauen eskaintza handiak, elektrizitate-sareak gainditu eta erabili ahal izateko fosil combustiboen erabilera gehigarria, global warming-ari laguntzeko.

Une honetan, elektrizitatearen eskaria handiagoko erabiltzaileek U.S. elektrizitate-sarearen eskaintza kapasitatea gainditzen dute. Teoretikoki, arazo hau ebaztea lortu daiteke horiekin zurezko panelak, bateriak eta generadoreak instalatzeko aukera emanez — idealitasunean microgridak — baina soluzio hau sinplea dela ulertzeko, aplikazioa oso konplexua eta kostera da.

Zurezko panel bakoitza, bateria, pilek, generadoreak edo beste tokiko indarra eman dezakeen elementuak anitzeko gailu behar ditu — elektrizitatearen babesa, isolamendu transformadoreak, gorputz eta beheraputu transformadoreak, indarraren aldatzaileak — DC-tik AC-ra aldatzeko edo alderantziz, eta maila desberdinetarako tensioa aldatzeko.

Zurezko transformadoreek funtzio guzti hauek gailu bakarrekin lortu ditzakete, elektrizitatea kontrolatzen duten modu berean routerrek datu fluxuak kontrolatzen dituzten bezala. Honek balio handia du indarra handia behar duten gailuen (hala nola EV kargatzaileak) edo indarraren kalitateari oso sentibilizatuta diren gailuentzat (hala nola datu-zentroen zerbitzari taldeak).

Horrela dio Haroon Inam, DG Matrix-en CEO eta fundator berri. DG Matrix zurezko transformadoreak praktikan hasten ari diren enpresen bat da. Esan zuen DG Matrix martxoan 20 milioi dolar bildu zituela eta orain Karolinan fabrikatzea eraikiten ari da, urteko 1.000 unitate egin ahal izateko kapasitatearekin. "Handi eta gutxi jarraitzen den komertzial eta industria microgrid merkatuan sartzen gara," esan zuen. "Ez ditu inork egiten hori, microgrid pertsonalizatu bat eraikitzeko kostua oso altua delako."

DG Matrix ez da lan hori egiten duen enpres bakarra. Heron Power, Tesla-ren lanean ari zen Drew Baglino-k sortu duen startup-a, 43 milioi dolar bildu ditu eta 2027an lehenengo zurezko transformadoreak eraikitzeko asmoa du. Amperesand 12,5 milioi dolar bildu zituen urte batzat aurrekoan zurezko transformadoreak garatzeko, Singapur elektrizitate-sarean probatzen direnak.

Elektronika-motza enpresak interesatzen ditu hau. Elektrizitatearen gailu handiak Eaton-en bilera lehen azken hilabetean Resilient Power Systems-acquiririk, 2021ean 5 milioi dolar bildu zituen EV kargatze puntuak eta beste indarra handia behar duten ingurumenetan erabiliko zirenen indarraren bihurtzaileak eraikitzea eta erabiliz. Eaton-en transakzioa amaitzean 55 milioi dolar investitu zituen enpresan; Resilient Power-en finantzioko eta teknikoko prestazioaren arabera, Eaton 95 milioi dolar gehiago ordain dezake.

"Askok teknologia honekin lan egin dute hamarkada asko," Aidan Graham, Eaton-en Critical Power Solutions bizitzeko senior vice president eta general manager-ek esan zuen. Orain, teknologia nahasketa askoren bitartez, teknologia hau oraindik garrantzitsu da — erabilgarritasun eta beste instituzioak probatzen ari dira.

Zurezko Transformadoreen Evoluzioa

Eaton zurezko transformadoreen ikerketa eta garapena jadanik egin du. Enpresak ez du aurkitu Resilient Power-en teknologiaren eskalatzea eta ekintzailea. Baina Graham esan zuen: "Zerbitzu batzuk ikertzen ari gara, EV kargatze eta bateria datu-zentroetara integrazioa barne hartuz. 'Indarraren galera momentu bat ere gertatzen badu, pertsonen bizimoduak eta diru asko galduko dira.'"

Michael Wood III, DG Matrix-en chief of staff, esan zuen enpresak ABB, North Carolina utility Duke Energy, eta PowerSecure, Southern Co.-en elektrizitate sistema handiak garatzen dituen enpresarekin probatzen ari dela. "Energia hurrengo gigawatt lortzeko modurik onena sistema banatua eraikitzeara." "Gaur egun, proiektu hauek ondo funtzionatzeko gailu guzti hauek behar dituzu. DG Matrix sistemaren arteko oreka hauzitzen du eta sinplifikatzen du gailu bakarrekin."

Inam esan zuen DG Matrix-en zurezko transformadoreak erabiltzearen kostua batura normalean erabiltzen diren mikrogriden artean erabiltzen diren teknologia anitzeko kombinazioa erabiltzearen kostuaren erdia besterik ez da. Gainera, datu-zentroetan, EV kargatze puntuak eta beste mikrogrid posibleen artean gailuak erabiliz edo aldaketak egitea erraztu egiten du.

Beraz, zurezko transformadoreak teknologia oso baliagarria bada, zergatik orain arte ez dira merkatuan sartu?

Arrazoia zuri dagoela, Vlatko Vlatkovic, Clean Energy Ventures partnerra, DG Matrix-en investorra, eta General Electric-en industri elektrizitarioaren lan lanerik, esan zuen.

Elektrizitate-sarea elektromekanikoa gailuengatik oso sinpleki funtzionatzen du, eta azken hamarkada askotan aldatu gabe. Eztabaidetsu batzuk egin dituzte azken urteetan, solar inbertsoreak edo EV drive sistemak egin ahal izateko, baina semikonduktor modernoak elektrizitate-sarean ez dira oso erabili.

"Industria elektronikoa erabiltzeko ariketa handia izan da," Vlatkovic esan zuen, batez ere elektrizitate-sareko tensio handietan. Azkenik, teknologia "handiegia ez zen eta fiablea ez zen. Tekniko arazoak zeuden."

Resilient Power-en investorra, Neal Dikeman, Energy Transition Ventures partnerra, zurezko transformadoreen industri aplikazioetan arazo parekoak zeuden. "Baina ez da erraza."

Inam, grid power control provider Smart Wires-en CTO izan zen 2023an DG Matrix-era joan aurretik, esan zuen startups-ek arazo nagusiak ebaztu behar dituztela hemen arraian egotea.

Lehenik, tensio handietan, DC-tik AC-ra aldatzeak sortzen duen hotza asko zaila da espresatzea. "Elektromagnetikoa noisea" edo interferentzia, hainbat aldiz elektrizitatea aldatzeagatik. "Ez baduzu noisea efektiboki kontrolatzen, guztiak eragin ditu. Hotza, explosions, eta prestazioen murrizketa gertatzen da," Inam esan zuen.

Baina arazo hauek ebazteak baliagarriak ditu. "Gure teknologia orain dabilgarri eta sofistikatua da, gure gailuak lortzeko ahalmena dugu," Vlatkovic esan zuen.

Zergatik Orain Da Zurezko Transformadoreen Denbora

Denbora hobea ez da existitzen.

"Dena elektrizatzen ari da, autoetatik industriari etxetara," Vlatkovic esan zuen. "Elektrizitate-sarea hurrengo 10-20 urteetan behar dituen indarraren kopurua ikusten baduzu, elektrizitate-sarearen kapasitatea bikoitzeko behar dugu. Batzuek esaten dute, hiru aldiz kapasitate actuala bikoitzeko behar dugu."

Inam esan zuen datu-zentroen indarraren eskariak aukera handia dela.

Tech giants-ren ambizio artificial intelligence-ek Virginia, Georgia, eta Texas datu-zentroen kokapenetan elektrizitate-sareen indarraren eskari handia sortzen dute. Horrek datu-zentroen garatzaileak presioa murrizteko bideak bilatu ditu, tokiko generadoreak eta bateria instalatuz.

"Hiru arazo nagusia indarraren abiadura (bezeroek ezin dute indarra ahalik eta azkar), indarraren kostua, eta multzo anitzeko aukerak flexibilitatea," Inam esan zuen. "Bezero asko, hundar bat edo milaka kokapen dituzte. Kokapen bakoitzeko diseinua egin behar dutela, turnkey soluzio bat bilatzen ari dira 1.000 kokapenera deitzea."

Zurezko transformadoreek lagundu ditzakete beharrak bete, Vlatkovic esan zuen. "Instalazio konplexu batzuk eta enpresen anitzetik enpresa bakar batek kontuan hartu."

Funtzio Gehiago Pakete Txikiagoetan

Graham, Eaton-en, "indarraren densitate handia" paketeak datu-zentroetan eta EV kargatze puntuak espazioa gordetzen dizkie. Zurezko transformadoreak fabrikatan masiboan egin daitezke, elektrizitate-lanak txandakorrak eta kostuak murriztuz. "Fabrikazio kontrolatuan itzultzeko," Graham esan zuen.

Gainera, gailu bakarrekin hainbat funtzio egin ahal izateak ingeniaritzaren eskerrak sinplifikatzen ditu, Dickman esan zuen.

"Sistema konplexu bat disenatzen baduzu, produktu off-the-shelf erabiliz, gailu desberdinak ezin dira sistema osoaren eskerrak bete. Honek kostuak gehitzen ditu eta efizientzia murriztu," esan zuen. "Horixe problemak custom produktuak erabiliz ebaz daitezke — baina kostu handiagoa eta arriskutsua da. Solar, energy storage, eta datu-zentroetan, eta bizitza azkarrean, eta fidagarria eta kostera behar dutenean, guzti hau eztabaidetsua da."

Joaquin Aguerre, enpresaren strategic portfolio development direktorea, esan zuen abantaila guzti hauek microgrid developer PowerSecure solid-state transformer teknologia bi pilota lantzen ari direla, DG Matrix-ekin kolaboratuz probatzen ari direnak barne. "Aurretik teknologia hau lortzeko saiatzen ari gara."

PowerSecure 2.4 gigawatt baino gehiago microgrid kapasitate diseinatu eta instalatu ditu, handiak detallistak eta ospitaleetatik utilities eta datu-zentroetara. Enpresak zurezko transformadoreak integrazioa egiteko, "solar, energy storage, natural gas generators, fuel cells, EV charging — zer ere uste dut," Aguerre esan zuen.

"Merkatuko eskari erreala hasi da," esan zuen. Baita ere, "enpresen asko aurretik daude.... Urrats logikoa da pilot project apropiatuak egin, bezero erabiltzaile realen kasuak neurri txikiagoetan ikusi eta teknologia horien sustapen eta fiabletasuna probatu."

Azkenik, tradizional transformadoreek teknologia elektronikoez gainditzen duten benetako desberdintasuna, "ez dute hainbat aldiz heldu," Aguerre esan zuen. "Guztiek espero dute solid-state transformadore batzuk fiabletasuna lortuko dutela."