Solid-State Transformere: Fremtiden for Netværks‑elektrificering?

Når vi taler om, at elektrificeringsprocessen overtager vores økonomi og industrier, tænker vi for det meste på elbiler, batterier, hurtigopladere, vedvarende energi osv.

Men i sidste ende er alle disse nye teknologier stadig afhængige af ret gamle design til den grundlæggende omformning af høj‑effekt elektricitet fra kraftværker og solfarme til de niveauer, der bruges i biler, hjem, datacentre, industrielle anlæg osv.

Den grundlæggende konstruktion af den moderne transformer går tilbage til slutningen af det 19. århundrede, med de tidlige kommercielle modeller udviklet af William Stanley Jr. og senere forfinet, da AC‑kraftsystemerne voksede, fremmet af Westinghouse og Nikola Tesla. Det grundlæggende princip — elektromagnetisk induktion ved brug af jernkerner og kobberspoler — har forblevet stort set uændret i over et århundrede.

Dette var et design, der var tilstrækkeligt, da den eneste opgave for transformatorer dengang var at levere en standardiseret strøm fra nettet til det rette niveau under relativt stabile og forudsigelige forhold.

Men nu, hvor elnettet og elproduktionen bliver mere decentraliseret, og kravet til strøm­kvalitet bliver strengere, er dette knap nok.

Heldigvis åbner fremskridt inden for materialer fra halvlederindustrien vejen for en ny potentiel type transformer: solid‑state transformatorer.

Det århundredegamle net: Sådan fungerer traditionelle transformatorer

Tekniske grundprincipper for traditionelle transformatorer

Som forklaret er en transformer en enhed, der tager en indgang som strøm ved en given spænding og omdanner den til en anden spænding, enten lavere eller højere. En klassisk transformers kapacitet og strøm‑omformning fastsættes af antallet af kobber‑ eller aluminiumsspoler omkring jernkernen. Yderligere dele som afbrydere, gennemføringer, sikringer og andre materialer er til stede for at sikre, at transformeren fungerer sikkert.

Selvom de er ufleksible og klodsede, er disse maskiner meget holdbare og kan bruges i årtier, eller endda et helt århundrede. Det er også en stor forretning, med et marked på $69 milliarder i 2025, og forventes at vokse med 7,97 % CAGR indtil 2034 til $135,9 milliarder.

Alligevel er de transformere, som de er fremstillet i dag, relativt primitive enheder, der bruger tidlig teknologi opfundet først i 1900‑erne. Efterhånden som vi bliver mere og mere afhængige af elektricitet til transport, forbindelse og andre moderne anvendelser, kan dette blive et problem, især da elnettet ikke længere kun drives af nogle få massive kraftværker, men af mere intermitterende, decentraliserede vedvarende energikilder.

“En gammeldags transformer af stål, kobber og olie har ingen overvågning, ingen kontrol. I tilfælde af strømtoppe eller at et kraftværk går offline, kan det være en forpligtelse.”

— Drew Baglino – grundlægger og administrerende direktør for solid‑state transformer‑virksomheden Heron Power

Hvordan solid‑state transformatorer (SST) fungerer

Det er med denne bekymring i tankerne, at ingeniører ser på at genopfinde transformatorer. I stedet for kobber og jern vendte de deres opmærksomhed mod nye materialer, der bruges i elbiler og halvledere, såsom siliciumkarbid og galliumnitrid.

En anden grundlæggende forskel i designet er, at solid‑state transformatorer (SST’er) ikke er lavet af én massiv jern‑ og kobberblok, men af mange mindre moduler, der samles. Som resultat kan deres kapacitet let ændres, og ethvert fejlpunkt kan nemt udskiftes.

SST’er adskiller sig fra traditionelle transformatorer på nogle få nøgle‑tekniske punkter:

Swipe for at rulle →

Løsning af den globale mangel på transformatorer

Et andet problem med traditionelle transformatorer er simpelthen, at de i den seneste tid er meget svære at finde.

Mens efterspørgslen efter mere netkapacitet stiger på grund af elektrificering og opbygningen af multi‑gigawatt‑datacentre, kæmper amerikanske forsyningsselskaber for at finde nok transformatorer til at vedligeholde nettet, og endnu mere for at forbedre det.

En vigtig faktor er, at elnettet ældes, og selv en så robust enhed som en transformer kan have brug for udskiftning hver 50‑70 år. Mere end halvdelen af de amerikanske distributions‑transformatorer, omkring 40 millioner enheder, er allerede ud over deres forventede levetid.

I kombination med stigende råvarepriser, især kobber, er transformerpriserne steget fra 45 % til 95 % siden 2019, afhængigt af kategori.

“Effekt‑semikondutorer bliver ved med at blive billigere. Stål, kobber og olie er desværre ikke i den situation. Råvarepriser kan svinge meget, og de har en tendens til at stige.”

— Drew Baglino – grundlægger og administrerende direktør for solid‑state transformer‑virksomheden Heron Power

En yderligere omkostningsfaktor er told på udenlandsk stål og andre metaller, ofte op til 50 % eller mere for lande, der leverer den materialekvalitet, som transformatorer kræver, såsom Kina eller Brasilien.

Endelig har der ikke været tilstrækkelige investeringer i at øge udbuddet af transformatorer, hvor mange virksomheder lukkede allerede i begyndelsen af 2000‑erne, delvist på grund af for lav investering i nettet fra forsyningsselskaberne. Så nu er forsyningskæden for transformatorer, inklusive den specielle stålkvalitet, den kræver (elektrisk stål), simpelthen ikke tilgængelig i tilstrækkelige mængder.

Dog vil solid‑state transformatorer ikke straks løse omkostningsproblemet med nye transformatorer, selvom de kan levere et meget tiltrængt ekstra udbud. Dette skyldes, at de i øjeblikket stadig er 5‑10 gange dyrere end traditionelle transformatorer.

SST‑applikationer: Hvor solid‑state transformatorer vinder

AI‑datacentre og høj‑effekt infrastruktur

Set i samlethed ændrer disse forskelle i kapacitet mellem gamle transformatorer og solid‑state transformatorer fuldstændigt, hvordan de kan anvendes.

De kan overtage opgaverne fra mange forskellige strømforsyningsenheder, der i øjeblikket anvendes, samtidig med at de udglatter spændingsniveauerne, konverterer AC til DC (eller omvendt), og forbinder både til nettet og batterier osv.

Dette har gjort SST’er til en meget attraktiv mulighed for datacentre, som står over for strømforsyningsudfordringer, der er langt mere komplekse end for den gennemsnitlige strømbruger. For eksempel kan SST’er fjerne behovet for uafbrudt strømforsyning (UPS) og tilslutning til det nationale net, batteriparker og lokal vedvarende produktion (bag‑meter‑strøm) på én gang.

De mere kompakte SST’er sparer også meget plads i et datacenter, hvilket frigør kapacitet til flere rack‑enheder eller støttesystemer som køling. Så de ekstra omkostninger kommer også med ekstra besparelser i særlige tilfælde som datacentre, som har brug for meget mere end en simpel traditionel transformer kan levere.

“Hvis du lægger omkostningerne for alt, hvad vi har fjernet, er vi 60 % til 70 % af den omkostning.”

— Haroon Inam, medstifter og administrerende direktør for DG Matrix, fortalte TechCrunch.

Indtil videre har datacentre været de første kunder for denne nye teknologi, da de værdsætter dens fleksibilitet og kompakthed. Derudover giver den dem mulighed for at “springe køen over” for nye transformatorer. Endelig leverer den den slags strømstabilitet, som hidtil har krævet store ekstra investeringer; for eksempel kan Heron Links transformatorer give beregnings‑rack‑e med 30 sekunders strøm, mens backup‑kilder aktiveres.

Vedvarende energi og netlagring

Størstedelen af elproduktionen er designet omkring AC, da den oprindeligt blev produceret af en roterende turbine i kul-, gas‑ eller vandkraftværker. Men fotovoltaik, der vokser til at blive en dominerende energikilde, producerer naturligt DC‑strøm, hvilket kræver invertere for først at omdanne den til AC, før den sendes ud på nettet.

Det samme gælder for batterier, som kan være tilsluttet AC‑nettet, men som kræver DC både som input og output.

Som følge heraf kan en solid‑state transformer, der kan udføre både en inverter og en transformer, ende med at koste det samme som to separate standard‑systemer.

EV‑opladning og bidirektionel support

Plads og anlæggets samlede fodaftryk kan være begrænsende faktorer for EV‑ladestationer. I den henseende kan SST‑densiteten blive en konkurrencefordel.

Som batteriparker vil de også drage fordel af deres evne til at ændre spænding, mens de samtidig udfører opgaven som en AC‑DC‑inverter.

Endelig kan en solid‑state transformer i en ladestation hjælpe med at gøre dem til ekstra lagringsenheder, da den samme enhed kan skifte mellem at trække strøm fra nettet eller levere energi til det.

For nu er det usandsynligt, at elbil‑chauffører vil være meget interesserede i at udføre denne “mobile batteri”‑rolle. Men i fremtiden kan flåder af selvkørende biler sandsynligvis øge deres rentabilitet ved at “leje ud” deres lagringskapacitet i kritiske øjeblikke og bruge ladestationer og SST’er som en måde at injicere energi tilbage i nettet i spidsbelastningsperioder.

Dette mønster vil også blive mere udbredt, efterhånden som EV‑batteripakker bliver mere holdbare, med lille eller ingen nedbrydning fra hyppigere opladnings‑/afladnings‑cyklusser.

Fremtiden for det intelligente elnet

Indtil videre har SST’er simpelthen været for dyre og nye til, at forsyningsselskaber kan integrere dem i deres elektriske netværk.

Dog kan de på længere sigt medføre en radikal ændring i, hvordan elnet håndteres. De kan især reducere transmissions‑ og distributionsomkostninger, en af de største bidragydere til stigningen i elregningspriser.

Dette skyldes, at solid‑state transformatorer kan reagere på skiftende forhold, så netoperatører kan sende mere strøm gennem de samme ledninger, hvilket mindsker behovet for nye linjer trods stigende elforbrug.

“Du kan faktisk gøre infrastrukturen mere overkommelig, fordi du sender flere kilowatt‑timer gennem de samme stolper og ledninger. Det er her intelligens, i stedet for passive mekaniske objekter designet for 100 år siden, kan gøre en stor forskel.”

— Drew Baglino – grundlægger og administrerende direktør for solid‑state transformer‑virksomheden Heron Power

Det skal bemærkes, at siliciumkarbid og andre halvledere til effekt‑applikationer først for mindre end et årti siden er begyndt at blive masseproduceret, takket være EV‑boomet. Så det giver mening, at de gradvist vil blive billigere, efterhånden som mere effektive fremstillingsmetoder udvikles, og branchen integrerer stordriftsfordele.

Det er sandsynligvis det nødvendige skridt for forsyningsselskaber at begynde at installere solid‑state transformatorer i stor skala, hvilket så vil skabe en anden bølge af stordriftsfordele.

Konklusion om markedet for solid‑state transformatorer

Solid‑state transformatorer er stadig en meget ny teknologi, der søger deres første massemarked‑applikation. Det ser ud til langsomt at finde den i datacentre og i stigende grad i fotovoltaik‑parker.

Det næste skridt vil være at skalere produktionen op og demonstrere i real‑world‑drift, at dette transformer‑design kan være mere effektivt, mere pålideligt og/eller i sidste ende billigere end de mere etablerede traditionelle designs.

Et par startups har presset på for SST’er, herunder Heron Power, grundlagt af en tidligere Tesla‑leder, DG Matrix, fokuseret på datacentre, og Amperesand, baseret i Singapore men med kapacitet i USA også.

Det er endnu uvist, om disse startups eller de etablerede giganter i el‑industrien i sidste ende vil dominere dette marked, hvor reaktiviteten fra traditionelle transformer‑virksomheder på dette teknologisk skift sandsynligvis vil være den afgørende faktor for investorer.

Investering i solid‑state transformatorer: Eaton (ETN)

Eaton er en massiv leverandør af elektrisk udstyr, rangeret #1 i USA inden for strøm‑konverteringsudstyr, lav‑ og mellem‑spændings‑elektrisk udstyr samt luftfarts‑hydraulik og brændstofpumper.

Det genererede $24 milliarder i omsætning i 2025, med 8 % organisk salgsvækst; Amerika er den største segment for virksomheden, med datacentre for nylig blevet dens største kundesegment (næsten en kvart af al omsætning).

Dette placerer virksomheden i en perfekt position til at drage fordel af trenden med elektrificering, opførelse af datacentre, re‑industrialisation (især halvleder‑fab‑anlæg) og opbygning af vedvarende energi, til det punkt hvor virksomhedens erklærede mål er:

“Vi vil være verdens førende strømstyringsvirksomhed.”

For at opfylde denne ambition har virksomheden investeret $1 milliard i at tilføje 2 millioner kvadratfod til sin produktionskapacitet.

Derudover har virksomheden også en “mobility”‑sektion, der imødekommer efterspørgslen efter kommercielle lastbil‑transmissioner & koblinger (#1 i Amerika) og elektrisk mobilitet.

I alt kom 90 % af virksomhedens rentabilitet i 2025 fra de elektriske og luftfarts‑segmenter.

Luftfarts‑segmentet omfatter levering af nøglekomponenter til civile og militære fly som F‑35, Boeing KC‑46A, Sikorsky CH‑53K, Boeing 777X, Boeing B737MAX, Airbus A350, Airbus A320NEO osv. Det leverer også komponenter til rumapplikationer til SpaceX, Blue Origin, Ariane Group, Amazon, Eutelsat Group osv.

Som afspejling af den stigende efterspørgsel efter elektrisk udstyr er Eatons ordrer (backlog) støt vokset gennem 2020’erne og nåede et rekordniveau i 2025.

I august 2025 erhvervede Eaton solid‑state transformer‑virksomheden Resilient Power Systems for $86 millioner.

Startup‑virksomheden havde design til ultra‑kompakte EV‑ladningsdepoter, der kan kobles direkte til det eksisterende distributions‑net, mens Eaton ser yderligere vækstmuligheder i datacentre og energilagring, hvor deres eksisterende relationer kan hjælpe med at lukke flere aftaler hurtigere.

“Vi er begejstrede for at slutte os til Eaton, og tror på, at vores kombinerede teams, kapaciteter og førende teknologi vil støtte vores fortsatte vækst i nye produkter og markeder, herunder datacentre. Vores ultra‑kompakte solid‑state transformatorer kan forbedre energieffektiviteten, tid‑til‑marked for projekter og understøtte et pålideligt net.”

— Resilient medstifter og administrerende direktør Tom Keister

Da de fleste SST‑virksomheder stadig er private, synes sammensmeltningen af Resilient Power Systems‑teknologi og Eatons omfattende erfaring, salgsnetværk og produktionskapacitet at være en god måde for investorer at få eksponering mod strømtransformationssektoren som helhed, uden risiko for forstyrrelse fra ankomsten af denne nye teknologi på markedet, og i stedet drage fordel af den.

Seneste nyheder og udviklinger om Eaton (ETN) aktien