La infraestructura eléctrica mundial está repleta de transformadores, los equipos que cambian el voltaje a medida que la electricidad fluye a través de la red. Están presentes en casi todos los puntos, desde las plantas de energía hasta los cargadores de teléfonos. En su mayor parte, no han cambiado desde que se desarrollaron por primera vez a finales del siglo XIX.
Esa longevidad es un testimonio del diseño original pero también de lo poco que ha cambiado la parrilla en los años transcurridos.
Sin embargo, con las energías renovables distribuidas, las baterías y los vehículos eléctricos, el cambio está llegando a la red global más rápido que en cualquier otro momento del último siglo. La electricidad ya no tiene que fluir principalmente en una dirección, desde un puñado de enormes centrales eléctricas hasta millones de usuarios finales. En cambio, cada uno de esos usuarios finales podría ser ellos mismos proveedores de energía, y eso ha dificultado la vida del humilde transformador.
Es más, la demanda de transformadores ha superado la oferta, lo que ha ralentizado el despliegue de proyectos de energía renovable y ha aumentado los costos.
Ingrese a los transformadores de estado sólido, que prometen ser lo que el circuito integrado fue para el tubo de vacío. Los transformadores tradicionales son dispositivos pasivos que aumentan o reducen el voltaje sin pensar. Las versiones de estado sólido prometen hacer mucho más.
Durante años, han sido poco más que proyectos de investigación. Ampersand espera cambiar eso. La startup de electrónica de potencia ha recaudado una ronda inicial de 12,45 millones de dólares para ayudar al equipo a comercializar la tecnología de transformadores de estado sólido de carburo de silicio que desarrolló en los laboratorios de investigación de la Universidad Tecnológica de Nanyang en Singapur. La ronda fue codirigida por Xora Innovation, el brazo de etapa inicial de Temasek, y Material Impact. Participaron TDK Ventures y Foothill Ventures.
chispas vuelan
Los transformadores actuales están probados, son muy eficientes y relativamente económicos. Pero también son enormes y no pueden ayudar a regular el voltaje o la frecuencia. Si sube o baja demasiado, puede desestabilizar la red.
A medida que se agregan más elementos a la red (desde paneles solares hasta baterías para toda la casa y cargadores rápidos de vehículos eléctricos), hay más posibilidades de que las cosas salgan mal. Un convertidor en una turbina eólica, que produce frecuencias que aumentan y disminuyen con la velocidad del viento, podría generar una potencia constante ligeramente diferente a la de otro modelo. Lo mismo podría aplicarse a los controladores de baterías y a los inversores solares. «No hay uniformidad, hay mucha aleatoriedad», dijo a TechCrunch Anshuman Tripathi, cofundador y vicepresidente de ingeniería. «Cuando esto sucede, es necesario tener una interfaz activa». Ese frente activo no sólo tomará el poder tal como se le otorga, sino que también ayudará a suavizar la aleatoriedad.
Los transformadores de estado sólido pueden cumplir esa función. Pero pasarán varios años antes de que las empresas de servicios públicos reacias al riesgo decidan utilizarlos, por lo que Amperesand está empezando a vender a empresas de carga de vehículos eléctricos para alimentar sus puertos.
Una vista de las instalaciones de Amperesand. Créditos de imagen: amperesand
«La carga de vehículos eléctricos es un gran caso de uso», afirmó Phil Inagaki, director general de Xora y director ejecutivo interino de Amperesand. «La escala de lo que la gente está contemplando implementar en el mundo con la carga de vehículos eléctricos crea el mayor mercado para transformadores».
Es más, los transformadores de estado sólido son más pequeños que sus predecesores y tienen menores requisitos de refrigeración, lo que significa que las instalaciones pueden requerir hasta un 75% menos de espacio, afirmó Inagaki. «Si quieres una estación de carga rápida en una ciudad, es posible que no tengas mucho espacio», dijo. Incluso fuera de las ciudades, el espacio es una consideración. «Me ha sorprendido que la gente en el espacio de carga rápida mencionen el tema más de lo que pensaba».
Amperesand dijo que puede escalar sus transformadores para satisfacer las necesidades de diferentes ubicaciones. A diferencia de los transformadores tradicionales, que son equipos monolíticos, los transformadores de estado sólido se pueden construir mediante módulos. ¿Necesitas más potencia? Simplemente agregue más módulos.
Transformando cómo se fabrican los transformadores
Para una empresa que busca vender costosos equipos conectados a la red, 12,5 millones de dólares no son suficientes. Afortunadamente, la startup no anticipa que necesitará construir mucha infraestructura de fabricación aparte del ensamblaje final cerca de donde se utilizarán los transformadores. Varios fabricantes de semiconductores pueden fabricar dispositivos de carburo de silicio y hay aún más proveedores que pueden proporcionar placas de circuito impreso. Amperesand tiene previsto entregar las primeras unidades a EE.UU. y Singapur en 2025 y comercializarlas por completo el año siguiente.
“Los transformadores antiguos se basan en núcleos de hierro y refrigerantes de aceite. Estas cosas son muy difíciles de escalar en la fabricación”, afirmó Inagaki. «Nada avanza en rendimiento y costo como la tecnología de semiconductores».
Y debido a que los transformadores de estado sólido son fundamentalmente semiconductores, están cargados de sensores que pueden brindar a los operadores de la red datos más detallados que les permitirán tener una visión más profunda sobre cómo se está desempeñando la red.
Una vez que la empresa pruebe la tecnología y consiga que los clientes se interesen, Inagaki cree que Amperesand podrá aumentar rápidamente sus ingresos. «Esto no es como unidades de bajo precio de venta», dijo Inagaki. “Creemos que este es un tipo de empresa que rápidamente podría [reach] los primeros 100 millones de dólares en ingresos. Tiene mucho margen para alcanzar una tasa de ingresos de mil millones de dólares sin siquiera afectar el mercado total en términos de infraestructura que se está implementando”.
Si la empresa puede abrirse paso en el mercado, podría poner a la red en el camino hacia el “Internet del poder” que los expertos han estado anhelando durante años. Una red de este tipo no dependería sólo de señales crudas procedentes de unos pocos puntos, sino que estaría inundada de datos. Puede reaccionar rápidamente a los picos de demanda, como cuando los semirremolques eléctricos se enchufan para cargar, o adaptarse a los aumentos repentinos de energía de los vecindarios de energía solar o recurrir a baterías distribuidas para estabilizar la red cuando las nubes pasan sobre esos vecindarios.
Pasarán años antes de que llegue Internet de la energía, pero los transformadores de estado sólido podrían convertirse en la piedra angular de todo ello.