Elektrik şebekesinin yaşlanmakta olduğu bilinen bir gerçek, ancak bu yaşlanmanın en belirgin olduğu alanlardan biri transformatörler. Thomas Edison'un ilk ampulünü icat ettiğinden bu yana transformatörlerin yapısında büyük bir değişiklik olmadı. Ancak şimdi, bir dizi girişim şirketi, şebeke operatörlerine elektriğin nasıl ve nereye aktığı konusunda daha fazla kontrol sağlama vaadiyle, bu kritik bileşeni modernize etmek için çalışıyor. DG Matrix'in kurucu ortağı ve CTO'su Subhashish Bhattacharya, bu yeni nesil cihazların 'internet yönlendiricinizle eşdeğer, çok güçlü cihazlar' haline geldiğini belirtiyor.
YENİ NESİL TEKNOLOJİLER YÜKSELİŞTE
Son zamanlarda, katı hal transformatör (solid-state transformer) teknolojilerini seri üretime geçirmek için önemli yatırımlar alan üç girişim şirketi dikkat çekiyor. Bu hafta DG Matrix 60 milyon dolarlık Seri A, Heron Power ise 140 milyon dolarlık Seri B turunu tamamladı. Kasım ayında ise Amperesand, hızla büyüyen veri merkezi pazarına ulaşmak için 80 milyon dolar topladı. Mevcut transformatörler güvenilir ve verimli olsalar da, büyük ölçüde bakır ve demirden yapılmış nispeten ilkel cihazlar olarak kalmaya devam ediyor. Şebekedeki değişikliklere pasif tepki veriyorlar ve cihaz başına yalnızca tek bir görevi yerine getirebiliyorlar. Heron Power'ın kurucusu ve CEO'su Drew Baglino, 'Eski tip çelik, bakır ve yağ transformatörlerinde herhangi bir izleme veya kontrol özelliği bulunmuyor' diyerek bu durumun, elektrik dalgalanmaları veya bir enerji santralinin devre dışı kalması gibi durumlarda bir risk oluşturabileceğini vurguluyor.
VERİ MERKEZLERİ VE ŞEBEKE İÇİN BÜYÜK FIRSATLAR
Katı hal transformatörleri, geleneksel enerji santralleri, yenilenebilir enerji kaynakları ve bataryalar gibi çeşitli enerji kaynaklarından güç alabiliyor ve bu gücü farklı voltajlarda alternatif akıma (AC) veya doğru akıma (DC) dönüştürebiliyor. Bu esneklik, birden fazla cihazın görevini tek başına üstlenebilmelerini sağlıyor. Veri merkezleri için cazip bir alternatif sunan bu teknolojiler, güç sistemlerinin kapladığı alanı küçültürken, elektriğin nereye ve nasıl yönlendirildiği konusunda daha hassas kontrol imkanı tanıyor. Mevcut transformatörlerin yaşlanması ve yenilerine olan talebin artmasıyla birlikte, katı hal transformatörleri klasik bir teknoloji süper döngüsüne işaret ediyor. Ulusal Rockies Laboratuvarı'na göre, şebekedeki transformatörlerin çoğu on yıllardır hizmet veriyor ve veri merkezleri, elektrikli araç şarj istasyonları ve diğer şebeke bileşenlerinden gelen talep arttıkça, 2050 yılına kadar transformatörlerden geçen güç miktarının iki katına çıkması bekleniyor. Baglino, 'Tüm dağıtım transformatörlerinin nihayetinde değiştirilmesi gerekecek. Bunların %50'sinden fazlası 35 yaşında. Büyük bir yükseltme ihtiyacı var' diyor. Silikon bazlı malzemelerden üretildikleri için esnek, kontrol edilebilir ve yazılımla güncellenebilirler. Ayrıca bakır piyasasındaki fiyat dalgalanmalarından etkilenmezler. Baglino, 'Güç yarı iletkenleri ucuzlamaya devam ediyor. Ne yazık ki çelik, bakır ve yağ bu durumda değil' şeklinde ekliyor. Eski tip transformatörlerde güç, demir çekirdeğin bir tarafına sarılmış bakır teller aracılığıyla transformatöre girer. Elektrik akımı, çekirdekte bir manyetik alan indükler. Çekirdeğin diğer tarafında, bu manyetik alan başka bir bakır sargı setinde elektrik indükler. Eğer teller giriş tarafında çıkış tarafından daha fazla sarılmışsa, çıkış voltajı düşer. Katı hal transformatörleri ise bakır sargılar yerine yarı iletkenleri kullanır ve frekans dönüşümünü yönetmek için silikon karbür veya galyum nitrür gibi malzemelerden yararlanır. En kapsamlı konfigürasyonları, alternatif akımı doğru akıma dönüştüren bir redresör, doğru akımın voltajını değiştiren bir dönüştürücü ve doğru akımı tekrar alternatif akıma çeviren bir invertör olmak üzere üç temel bölümden oluşur. Demir çekirdekli transformatörlerin aksine, katı hal transformatörleri her iki yönde de güç akışını yönetebilir, bu da onları veri merkezleri gibi yedek güç gerektiren yerlerde kullanışlı hale getirir. Bir veri merkezinde, katı hal transformatörleri şebekeden gelen voltajı düşüren transformatörün yanı sıra birden fazla ekipmanın yerini alabilir. Her veri merkezi, tesise güç sağlamak için bir dizi cihaza ihtiyaç duyar. Katı hal transformatörleri tüm bu görevleri tek bir kutuda yerine getirebilir. Bu teknoloji ayrıca, veri merkezlerinin 'metre altı' (behind-the-meter) gücü daha kolay entegre etmelerini sağlar. Bu tür güç sistemleri genellikle ek transformatörler gerektirir. Şebeke ölçeğindeki bataryalarla birleştirildiğinde, katı hal transformatörleri kesintisiz güç kaynaklarını (UPS) ortadan kaldırarak veri merkezinde daha fazla sunucu rafı için yer açabilir. DG Matrix'in kurucu ortağı ve CEO'su Haroon Inam, 'Çıkardığımız her şeyin maliyetini topladığımızda, maliyetin %60 ila %70'ini tasarruf ediyoruz' dedi. DG Matrix, birden fazla kaynaktan birden fazla voltajdaki yüklere güç yönlendirebilen ve şirket tarafından patentlenmiş Interport teknolojisine odaklanmış durumda. Heron Power ise veri merkezleri, güneş enerjisi santralleri ve şebeke ölçeğindeki batarya kurulumlarında orta voltajlı gücü dönüştürmeye çalışıyor. Heron Link transformatörleri, veri merkezlerindeki raflara yedek kaynaklar devreye girerken 30 saniye boyunca güç sağlayabilir ve mevcut parçalara göre %70 daha az yer kaplar. Güneş enerjisi santrallerinde, Heron Power'ın transformatörleri bir invertör ve bir transformatörün görevini aynı fiyata yerine getirebilir. Doğrudan bir karşılaştırmada, katı hal transformatörleri hala demir çekirdekli transformatörlere göre daha yüksek bir maliyetle geliyor. Bu nedenle, yakın gelecekte şebeke trafo merkezlerindeki büyük transformatörlerin yerini almaları pek olası değil. Ancak veri merkezleri ve elektrikli araç şarj istasyonları gibi birden fazla ekipmanın yerini alan yerlerde kullanımları yaygınlaşmaya başlayacaktır. Şebekede daha fazla sayıda yer aldıklarında, iletim ve dağıtım maliyetlerini düşürme potansiyeline sahipler; bu da elektrik faturalarındaki enflasyonun en büyük etkenlerinden biridir. Baglino'ya göre, günümüzdeki transformatörler pasif oldukları ve dalgalanmalara tepki veremedikleri için, dağıtım ağları önemli ölçüde yedek kapasite ile inşa edilmiştir. Ancak katı hal transformatörleri değişen koşullara yanıt verebilir ve şebeke operatörlerinin aynı hatlar üzerinden daha fazla güç göndermesine olanak tanır. Baglino, '100 yıl önce tasarlanmış pasif mekanik nesnelerin yerini alan zeka sayesinde, altyapıyı daha uygun maliyetli hale getirebilirsiniz. Aynı direkler ve tellerden daha fazla kilovat-saat geçirilebilir' diye ekliyor. 'Bu, zekanın büyük bir fark yaratabileceği yerdir.'
