SST-revoluutio: Datakeskuksista sähköverkkoihin

Yhteenveto: 16. lokakuuta 2025 NVIDIA julkaisi valkoisen kirjan nimeltä "800 VDC -arkkitehtuuri tulevaisuuden tekoälyinfrastruktuurille", jossa korostetaan, että suurten tekoälymallien nopeassa kehityksessä ja CPU- ja GPU-teknologioiden jatkuvassa iteraatiossa rakennuspaikan energiantarve on kasvanut 10 kW:sta vuonna 2020 150 kW:seen vuonna 2025, ja ennustetaan sen kasvavan 1 MW:ksi rakennuspaikalla vuoteen 2028 mennessä. Tällaiselle megawattitasoiselle energiankulutukselle ja äärimmäiselle tiheydelle perinteiset matalajännitejä käyttävät AC-jakojärjestelmät eivät ole enää riittäviä. Siksi valkoinen kirja ehdottaa siirtymistä perinteisistä 415V AC-sähköjärjestelmistä 800V DC-jakojärjestelyyn, mikä on herättänyt huomattavaa kiinnostusta avainteknologiaan—kiinteän aseman muuntimihin (SST).

Elinkaariprojektien etuja: Kiinteän aseman muuntin (SST) voi suoraan muuntaa verkon AC 10 kV:stä DC 800 V:ksi, tarjoten etuja kuten kompaktisuus, kevyys ja integroitu toiminta, joka sisältää reaktivivoiman kompensoinnin ja sähkölaadun hallinnan. HVDC-järjestelmät voivat poistaa monia välilaitteita, kuten UPS-yksiköitä.

Datakeskuksen sähköjakojärjestelmästä on selvää, että siirtyminen HVDC:hen (korkeajännite suora virta) tarjoaa useita etuja, mukaan lukien:

• Korkeampi jännite vähentää virtaa, mikä suoraan vähentää tarvittavan kuparin johtojen tai busbarien määrää.

• Merkittävä välineiden määrän vähentyminen, mikä poistaa tarpeen monille perinteisille UPS-yksiköille.

• Huomattava apulaiteruutujen tilan vähentyminen—megawatt-tasoisissa datakeskuksissa yksiriveisissä raksissa perinteiset sähköhuoneet vievät paljon enemmän pinta-alaa kuin päärakennukset.

• Parannettu muunnoseffektiivisyys: SST:t ovat merkittävästi tehokkaampia kuin perinteiset muuntimet, ja kun kokonaisessa järjestelmäarkkitehtuurissa on paljon vähemmän muunnosvaiheita, energiaongelmat vähenevät huomattavasti.

Kuvasta nähdään, että akkukabinetit voidaan yhdistää suoraan DC 800V-bussiin ("akun suora yhdistäminen"), mikä vähentää välillisiä energiahäviöitä ja poistaa invertereiden kustannukset. Samalla tavalla tuulivoima ja aurinkoenergia voidaan myös integroida suoraan DC/DC-muunnimien kautta. Tämä edistysaskel on merkittävä vihreiden datakeskusten edistämiseksi.

SST:t eivät ole rajoittuneet vain datakeskuksiin: "Kaksi hiilipäästöä" -tavoitteet (hiilipäästöjen huippu vuonna 2030, hiilidioksidin neutraalisuus vuonna 2060) ovat nostaneet energiatehokkuuden uudelle tasolle teollisuuden ja kansalaisten sektorissa. Yleisissä teollisuus- ja kaupparakennuksissa SST:t voidaan myös laajasti soveltaa. Kun toissijainen ulostulo on AC, SST:t voivat suoraan päivittää ja korvata perinteisiä muuntimia. Kun toissijainen jännite on korkea DC, se on muuttava askel rakennustason DC-sähköjakojärjestelmille. Esimerkiksi nykyisessä "Aurinkovirta-varasto-suora-joustava" (PSDF) teknologian edistämisessä, muunnoslaitteista bussiin, keskitettyihin tai hajautettuihin AC/DC-kaksisuuntaisiin invertereihin ei ole enää tarvetta, mikä mahdollistaa yhtenäisen rakennuksen laajuisen DC-sähköjakojärjestelyn.

DC-voimavarustettujen loppulaitteiden kypsyyttä koskevissa huolenaiheissa sellaiset laitteet ovat nyt yhä kypsämmät, mukaan lukien:

• Sähköajoneuvot (EV): Sähköajoneuvoplatformit ovat kehittyneet 400VDC:stä 800VDC:een ja vieläkin korkeampaan. Nämä järjestelmät korostavat nopeaa lataamista, korkeaa tehotiheyttä, kuparin johtojen vähentämistä, tehokkaita suorituskykyä, suuria virrat kuljetavia kabeleja, edistyneitä turvayhteyksiä ja virhetoleranssia suoja-asetelmia. Korkea DC mahdollistaa ajoneuvojen lataamisen tai jopa sähkön myynnin verkosta (V2G) kaksisuuntaisten latauspisteiden kautta.

• Aurinkopaneelit (PV): Isoihin aurinkovoimapuistoissa tyypillisesti käytetään 1000–1500VDC:ta, hyödyntäen kypsyneitä DC-puolen kytkentälaitteita, sähköjohtimia, ja yhdistimilaatikoita, jotka yhdistyvät suoraan DC-jakojärjestelmiin.

• Energian varastointi (ES): Kaupalliset ja teolliset energianvarastointijärjestelmät voidaan yhdistää suoraan DC 800V-verkkoihin.

• Ilmastointi ja muut sähkölaitteet: Suuret kiinalaiset ilmastointivalmistajat ovat jo ottaneet käyttöön 375V DC-yhteensopivia yksiköitä.

• LED-valaistus, pistorasiat ja muut loppulaitteet: Vastaavat DC-tuotteet ovat nyt laajalti käytössä.

• SST-muuntimien osalta kotimaiset laitevalmistajat ovat jo ottaneet käyttöön tuotteita, jotka sovelletaan ja edistetään eri skenaarioissa, kuten datakeskuksissa ja energiansäästöremontoissa.