Rivoluzione SST: Dai Data Center alle Reti Elettriche

Riassunto: Il 16 ottobre 2025, NVIDIA ha rilasciato il documento bianco "800 VDC Architecture for Next-Generation AI Infrastructure", evidenziando che con l'evoluzione rapida dei grandi modelli di intelligenza artificiale e l'iterazione continua delle tecnologie CPU e GPU, la potenza per rack è aumentata da 10 kW nel 2020 a 150 kW nel 2025, e si prevede che raggiungerà 1 MW per rack entro il 2028. Per tali carichi di potenza del livello di un megawatt e densità di potenza estreme, i tradizionali sistemi di distribuzione AC a bassa tensione non sono più sufficienti. Pertanto, il documento bianco propone l'aggiornamento dai tradizionali sistemi di alimentazione AC a 415V a un'architettura di distribuzione DC a 800V, suscitando un grande interesse in una tecnologia chiave abilitante, i Solid-State Transformers (SST).

Vantaggi per i progetti di data center: Il Solid-State Transformer (SST) può convertire direttamente dall'AC della rete a 10 kV al DC a 800 V, offrendo vantaggi come dimensioni compatte, design leggero e funzioni integrate, incluse la compensazione del potere reattivo e la gestione della qualità dell'energia. I sistemi HVDC possono eliminare la necessità di molti dispositivi intermedi, come le unità UPS.

Dall'architettura di distribuzione di energia del data center, risulta chiaro che il passaggio all'HVDC (corrente continua ad alta tensione) offre numerosi vantaggi, tra cui:

• Una tensione più elevata riduce la corrente, diminuendo direttamente la quantità di cavi o barre di raccordo in rame necessari.

• Significativa riduzione degli apparecchi di distribuzione, eliminando la necessità di numerose unità UPS tradizionali.

• Riduzione sostanziale dello spazio per le strutture ausiliarie—per i data center a scala di megawatt per rack, le stanze elettriche convenzionali occuperebbero un'area molto maggiore rispetto alle stanze principali dei server.

• Miglioramento dell'efficienza di conversione: gli SST stessi sono significativamente più efficienti dei trasformatori tradizionali, e con molte meno fasi di conversione di energia nell'architettura del sistema complessiva, le perdite energetiche sono notevolmente ridotte.

Come mostrato nella figura sopra, gli armadi di batterie di accumulo di energia possono essere collegati direttamente alla linea DC a 800V ("collegamento diretto della batteria"), riducendo così le perdite di potenza intermedie ed eliminando il costo degli inversori. Analogamente, l'energia eolica e solare può essere integrata direttamente tramite convertitori DC/DC. Questo progresso riveste un'importanza significativa per la promozione di data center verdi.

Gli SST non sono limitati ai data center: gli obiettivi "doppio carbonio" (picco di carbonio entro il 2030, neutralità del carbonio entro il 2060) hanno elevato l'efficienza energetica nei settori industriale e civile a un nuovo livello. Negli edifici industriali e commerciali generali, gli SST possono essere ampiamente applicati. Quando l'uscita secondaria è AC, gli SST possono aggiornare e sostituire direttamente i trasformatori tradizionali. Quando la tensione secondaria è DC ad alta tensione, sarà un passo trasformativo per la distribuzione di energia DC a livello di edificio. Ad esempio, nella promozione attuale della tecnologia "Fotovoltaico-Accumulo-Diretto-Flessibile" (PSDF), dal trasformatore alla linea, non sono più necessari i convertitori bidirezionali AC/DC centralizzati o distribuiti, consentendo una distribuzione di energia DC senza soluzione di continuità su tutto l'edificio.

Riguardo alle preoccupazioni sulla maturità degli apparecchi finali alimentati a DC, tali dispositivi sono ora sempre più maturi, inclusi:

• Veicoli Elettrici (EV): le piattaforme EV sono evolute da 400VDC a 800VDC e oltre. Questi sistemi enfatizzano la ricarica rapida, la densità di potenza elevata, la riduzione dei cavi in rame e presentano rettificatori efficienti, cavi portatili ad alta corrente, connettori avanzati di sicurezza e schemi di protezione tolleranti agli errori. La corrente continua ad alta tensione consente ai veicoli di ricaricare o persino vendere energia alla rete (V2G) attraverso stazioni di ricarica bidirezionali.

• Fotovoltaico (PV): le grandi impianti fotovoltaici operano tipicamente a 1000–1500VDC, sfruttando attrezzature mature a corrente continua, fusibili e scatole combiner per connettersi direttamente ai sistemi di distribuzione DC.

• Accumulo di Energia (ES): i sistemi di accumulo di energia commerciali e industriali possono essere collegati direttamente alle reti DC a 800V.

• Condizionamento dell'aria e altre attrezzature elettriche: i principali produttori cinesi di condizionatori d'aria hanno già lanciato unità compatibili con 375V DC.

• Illuminazione LED, prese e altri dispositivi finali: i prodotti DC corrispondenti sono ora ampiamente distribuiti.

• Riguardo ai trasformatori SST, i produttori di attrezzature nazionali hanno già lanciato prodotti, che stanno trovando applicazione e promozione in vari scenari, come data center e ristrutturazioni energetiche.