Твердотільні трансформатори можуть зменшити втрати енергії в дата-центрах

У США Нью-Йоркська енергетична адміністрація та Інститут досліджень електроенергетики EPRI у серпні випробували твердотільний трансформатор потужністю один мегават в умовах, наближених до роботи енергомережі. Прототип, створений у лабораторії професора Університету штату Північна Кароліна Срджана Лукіча, показав ефективність близько 98%. Про тестування та розвиток технології повідомляє MIT Technology Review.

За словами Лукіча, звичайний трансформатор разом із випрямлячем забезпечив би приблизно 96% ефективності. Різниця у два відсоткові пункти означає, що твердотільна система потенційно здатна скоротити втрати електроенергії вдвічі порівняно з таким набором традиційного обладнання.

Менші пристрої та контроль струму

Традиційні трансформатори змінюють напругу електрики за допомогою сердечника зі спеціальної електротехнічної сталі та мідних обмоток. Вони потрібні для передавання електроенергії на великі відстані з меншими втратами, а також для подальшого зниження напруги для споживачів.

Твердотільні моделі поєднують магнітні компоненти із силовими напівпровідниками. Спочатку вони перетворюють змінний струм на постійний, а потім за допомогою напівпровідникових перемикачів, зокрема на основі карбіду кремнію, створюють змінний струм вищої частоти. Це дає змогу зменшити магнітний сердечник: за однакової потужності деякі такі пристрої можуть бути приблизно вдесятеро меншими за звичайні трансформатори.

Такі системи також можуть виконувати функції випрямлячів та інверторів, скорочуючи загальні габарити електрообладнання. Наразі прототип працює за напруги близько 15 тисяч вольт, тому в найближчій перспективі його розглядають для живлення серверних стійок у дата-центрах.

Виробництво і дефіцит обладнання

Компанія Heron Power, яка розробляє твердотільний трансформатор Heron Link, у лютому залучила 140 мільйонів доларів для комерціалізації технології. Компанія планує тестувати трансформатори разом із батареями загальною ємністю 10 мегават-годин у штаб-квартирі в Скоттс-Веллі, штат Каліфорнія, а також готує пілотний проєкт із сусідньою сонячною електростанцією.

Heron Power будує в Каліфорнії завод вартістю 100 мільйонів доларів. Виробництво планують розпочати у 2027 році, а у 2029 році підприємство має вийти на річний обсяг, еквівалентний 40 гігаватам трансформаторів.

Водночас твердотільні трансформатори поки не можуть замінити найбільші традиційні пристрої, потрібні для ліній електропередачі високої напруги. За даними аналітика Wood Mackenzie Бенджаміна Буше, очікування великих звичайних трансформаторів для нових електростанцій, магістральних мереж і дата-центрів може тривати до п'яти років.