Energía
Transformadores de estado sólido: ¿el futuro de la electrificación de la red?
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Cuando hablamos del proceso de electrificación que se está apoderando de nuestra economía y nuestras industrias, pensamos principalmente en vehículos eléctricos, baterías, cargadores rápidos, energías renovables, etc.
Pero al final del día, todas estas nuevas tecnologías todavía dependen de diseños bastante antiguos para la transformación básica de la electricidad de alta potencia de las centrales eléctricas y los parques solares a los niveles utilizados en automóviles, hogares, centros de datos, plantas industriales, etc.
El diseño básico del transformador moderno se remonta a finales del siglo XIX, con los primeros modelos comerciales desarrollados por William Stanley Jr. y posteriormente perfeccionados a medida que se expandían los sistemas de alimentación de CA, impulsados por Westinghouse y Nikola Tesla. El principio básico —inducción electromagnética mediante núcleos de hierro y bobinados de cobre— se ha mantenido prácticamente inalterado durante más de un siglo.
Este era un diseño lo suficientemente bueno para cuando la única función de los transformadores era llevar una corriente estandarizada desde la red al nivel correcto en condiciones relativamente estables y predecibles.
Pero ahora, a medida que la red eléctrica y la generación de energía se vuelven más descentralizadas y la demanda de calidad de la corriente se vuelve más estricta, esto apenas es suficiente.
Afortunadamente, los avances en materiales de la industria de semiconductores están abriendo el camino para un nuevo tipo potencial de transformador: los transformadores de estado sólido.
La red eléctrica centenaria: cómo funcionan los transformadores tradicionales
Fundamentos técnicos de los transformadores tradicionales
Como se explicó, un transformador es un dispositivo que recibe una corriente de entrada a un voltaje determinado y la convierte en otro voltaje, ya sea inferior o superior. La capacidad y la transformación de corriente de un transformador clásico dependen del número de bobinas de cobre o aluminio que rodean el núcleo de hierro. Componentes adicionales como interruptores, casquillos, fusibles y otros materiales garantizan el funcionamiento seguro del transformador.
Aunque son inflexibles y voluminosas, son máquinas muy duraderas que pueden usarse durante décadas, o incluso un siglo. Además, representan un gran negocio. con un mercado de 69 mil millones de dólares en 2025, y se espera que crezca un CAGR del 7.97 % hasta 2034 hasta alcanzar los 135 900 millones de dólares.
Aun así, los transformadores tal como se fabrican hoy son dispositivos relativamente rudimentarios, que utilizan tecnología temprana inventada por primera vez en la década de 1900. A medida que nos volvemos cada vez más dependientes de la electricidad para el transporte, la conectividad y otras aplicaciones modernas, esto puede convertirse en un problema, especialmente porque la red eléctrica ya no funciona solo con unas pocas centrales eléctricas gigantescas, sino con fuentes renovables más intermitentes y descentralizadas.
Un transformador tradicional de acero, cobre y aceite no tiene monitoreo ni control. En caso de sobretensiones o desconexión de una central eléctrica, esto puede representar un problema.
Cómo funcionan los transformadores de estado sólido (SST)
Con esta preocupación en mente, los ingenieros buscan reinventar los transformadores. En lugar del cobre y el hierro, centraron su atención en nuevos materiales utilizados en vehículos eléctricos y semiconductores, como el carburo de silicio y el nitruro de galio.
Otra diferencia fundamental en el diseño es que los transformadores de estado sólido (SST) no están compuestos por un bloque masivo de hierro y cobre, sino por muchos módulos más pequeños ensamblados. Como resultado, su capacidad se puede modificar fácilmente y cualquier punto de falla se puede reemplazar fácilmente.
Los SST se diferencian de los transformadores tradicionales en algunos puntos técnicos clave:
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| Característica | Transformador tradicional | Transformador de estado sólido (SST) |
|---|---|---|
| Tecnología del núcleo | Núcleo de hierro + bobinados de cobre | Semiconductores de potencia (SiC/GaN) |
| Tamaño y peso | Grande y pesado | Compacto y modular |
| Conversión CA/CC | Requiere rectificador separado | Capacidad CA/CC integrada |
| Inteligencia de red | Pasiva | Control en tiempo real y aislamiento de fallas |
| Flujo bidireccional | Limitada | Soporte bidireccional completo |
| Coste relativo | Base | 5–10 veces mayor (etapa actual) |
Solución a la escasez mundial de suministro de transformadores
Otro problema con los transformadores tradicionales es simplemente que últimamente son muy difíciles de encontrar.
Mientras la demanda de mayor capacidad de la red eléctrica sigue aumentando debido a la electrificación y la construcción de centros de datos de varios gigavatios, las empresas de servicios públicos estadounidenses están luchando por encontrar suficientes transformadores para mantener la red, e incluso mejorarla.
Un factor clave es el envejecimiento de la red eléctrica, e incluso un dispositivo tan robusto como un transformador podría necesitar un reemplazo cada 50 a 70 años aproximadamente. Más de la mitad de los transformadores de distribución estadounidenses, aproximadamente 40 millones de unidades, ya han superado su vida útil esperada.
Esto, combinado con el aumento de los precios de las materias primas, especialmente el cobre, ha provocado que los precios de los transformadores aumenten del 45% al 95% desde 2019, dependiendo de la categoría.
Los semiconductores de potencia son cada vez más baratos. El acero, el cobre y el petróleo, por desgracia, no están en esa situación. Los precios de las materias primas pueden fluctuar considerablemente, y generalmente suben.
Un factor adicional que ha incrementado los costos han sido los aranceles sobre el acero y otros metales extranjeros, a menudo hasta un 50% o más para los países que suministran la calidad de material requerida para los transformadores, como China o Brasil.
Por último, no se ha invertido lo suficiente en aumentar el suministro de transformadores, y muchas empresas incluso cerraron a principios de la década de 2000, en parte debido a la escasa inversión en la red por parte de las empresas de servicios públicos. Por lo tanto, ahora la cadena de suministro de transformadores, incluyendo... el grado especial de acero que requiere (acero eléctrico), simplemente no está disponible en cantidades suficientes.
Sin embargo, los transformadores de estado sólido no resolverán de inmediato el problema del costo de los nuevos transformadores, incluso si pueden proporcionar un suministro adicional muy necesario. Esto se debe a que, por ahora, siguen siendo entre 5 y 10 veces más caros que los transformadores tradicionales.
Aplicaciones de SST: Donde los transformadores de estado sólido triunfan
Centros de datos de IA e infraestructura de alta potencia
En conjunto, estas diferencias de capacidad entre los transformadores antiguos y los transformadores de estado sólido cambian por completo el modo en que se pueden utilizar.
Pueden asumir las tareas de muchos dispositivos de suministro de energía diferentes que se utilizan actualmente, suavizando simultáneamente los niveles de potencia, convirtiendo CA en CC (o viceversa), conectándose tanto a la red eléctrica como a las baterías, etc.
Esto ha convertido a los SST en una opción muy atractiva para los centros de datos, que enfrentan problemas de suministro eléctrico mucho más complejos que los del usuario promedio. Por ejemplo, los SST pueden eliminar la necesidad de sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI) y la conexión a la red nacional, parques de baterías y producción local de energías renovables (energía detrás del medidor), todo a la vez.
Los SST más compactos también ahorran mucho espacio en un centro de datos, liberando capacidad para más racks de computación o sistemas de soporte como la refrigeración. Por lo tanto, los costos adicionales también implican ahorros adicionales para casos especiales como los centros de datos, que requieren mucho más de lo que un simple transformador tradicional puede ofrecer.
“Si sumamos el coste de todo lo que hemos sacado, somos entre el 60% y el 70% de ese coste”.
—Haroon Inam, cofundador y director ejecutivo de DG Matrix, dijo a TechCrunch.
Hasta ahora, los centros de datos han sido los primeros clientes de esta nueva tecnología, ya que valoran su flexibilidad y compacidad. Además, esto les permite ahorrar tiempo en la compra de nuevos transformadores. Por último, proporciona la estabilidad energética que hasta ahora requería una gran inversión adicional. Por ejemplo, los transformadores de Heron Link pueden proporcionar a los racks de computación 30 segundos de energía mientras se conectan las fuentes de respaldo.
Energías renovables y almacenamiento de energía en red
La mayor parte de la generación de energía se ha diseñado en torno a la corriente alterna (CA), ya que inicialmente se producía mediante turbinas giratorias en centrales eléctricas de carbón, gas o hidroeléctricas. Sin embargo, la energía fotovoltaica, que se está convirtiendo en una fuente dominante de generación de energía, produce naturalmente corriente continua (CC), lo que requiere inversores para convertirla primero en CA antes de enviarla a la red eléctrica.
Lo mismo ocurre con las baterías, que pueden estar conectadas a la red de CA, pero requieren CC tanto como entrada como salida.
Como resultado, un transformador de estado sólido que puede realizar tanto las funciones de inversor como de transformador puede terminar costando el mismo precio que dos sistemas estándar separados.
Carga de vehículos eléctricos y soporte bidireccional
El espacio y la superficie total de la instalación pueden ser factores limitantes para las estaciones de carga de vehículos eléctricos. En ese sentido, la densidad de la SST podría convertirse en una ventaja competitiva.
Al igual que los parques de baterías, también se beneficiarán de su capacidad de cambiar el voltaje mientras realizan la tarea de un inversor de CA-CC.
Por último, un transformador de estado sólido en una estación de carga podría ayudar a convertirlas en unidades de almacenamiento adicionales, ya que el mismo dispositivo podría alternar entre extraer energía de la red o suministrarla.
Por ahora, es poco probable que los conductores de vehículos eléctricos estén muy interesados en desempeñar esta función de "batería móvil". Pero en el futuro, las flotas de vehículos autónomos podrían aumentar su rentabilidad alquilando su capacidad de almacenamiento en momentos críticos y utilizando estaciones de carga y estaciones de servicio de alta tensión (SST) para inyectar energía a la red en horas punta.
Esta tendencia también se volverá cada vez más frecuente a medida que los paquetes de baterías de los vehículos eléctricos se vuelvan cada vez más duraderos, con poca o ninguna degradación debido a ciclos de carga y descarga más frecuentes.
El futuro de la red eléctrica inteligente
Hasta ahora, los sistemas SST han sido simplemente demasiado caros y nuevos para que las empresas de servicios públicos los integren a su red eléctrica.
Sin embargo, a largo plazo, podrían suponer un cambio radical en la gestión de las redes eléctricas. Podrían, en particular, reducir los costes de transmisión y distribución, uno de los principales factores que contribuyen a la inflación de las facturas de servicios públicos.
Esto se debe a que los transformadores de estado sólido pueden responder a las condiciones cambiantes, lo que permite a los operadores de la red enviar más energía a través de las mismas líneas, reduciendo la necesidad de nuevas líneas a pesar del creciente consumo de energía.
De hecho, se puede hacer que la infraestructura sea más asequible porque se están haciendo circular más kilovatios-hora por los mismos postes y cables. Ahí es donde la inteligencia, en lugar de los objetos mecánicos pasivos diseñados hace 100 años, puede marcar una gran diferencia.
Cabe señalar que el carburo de silicio y otros semiconductores para aplicaciones energéticas comenzaron a fabricarse en masa hace menos de una década, gracias al auge de los vehículos eléctricos. Por lo tanto, es lógico que su coste disminuya progresivamente a medida que se desarrollen métodos de fabricación más eficientes y la industria integre economías de escala.
Lo más probable es que este sea el paso necesario para que las empresas de servicios públicos comiencen a instalar transformadores de estado sólido a gran escala, lo que luego creará una segunda ola de economías de escala.
Conclusión sobre el mercado de transformadores de estado sólido
Los transformadores de estado sólido son una tecnología muy nueva que busca su primera aplicación en el mercado masivo. Parece que poco a poco la están encontrando en los centros de datos y, cada vez más, en los parques fotovoltaicos.
El siguiente paso será ampliar la producción y demostrar en la operación real que este diseño de transformadores puede ser más eficiente, más confiable y/o en última instancia más barato que los diseños tradicionales más establecidos.
Algunas empresas emergentes han estado impulsando los SST, entre ellas Poder de la garza, fundada por un ex ejecutivo de Tesla, Matriz DG, centrado en centros de datos y amperesand, con sede en Singapur pero con capacidad también en EE.UU.
Queda por ver si estas nuevas empresas, o los gigantes establecidos en la industria eléctrica, finalmente dominarán este mercado, siendo la reactividad de las empresas de transformadores tradicionales a este cambio en la tecnología probablemente el factor clave a tener en cuenta para los inversores.
Invertir en transformadores de estado sólido: Eaton (ETN)
(ETN )
Eaton es un importante proveedor de equipos eléctricos y ocupa el puesto número uno en equipos de conversión de energía, equipos eléctricos de bajo y medio voltaje, y bombas de combustible e hidráulica aeroespacial en EE. UU.
Generó $24 mil millones en ingresos en 2025, con un crecimiento orgánico de las ventas del 8%; el continente americano es el segmento más grande de la empresa, y los centros de datos se han convertido recientemente en su segmento de clientes más grande (casi una cuarta parte de todos los ingresos).
Esto coloca a la empresa en una posición perfecta para beneficiarse de la tendencia de electrificación, construcción de centros de datos, reindustrialización (especialmente fábricas de semiconductores) y desarrollo de energía renovable, hasta el punto de que el objetivo declarado de la empresa es:
“Seremos la empresa líder en gestión energética del mundo”.
Para cumplir esta ambición, la empresa ha invertido 1 millones de dólares para añadir 2 millones de pies cuadrados a su capacidad de producción.
Además, la empresa también gestionó una sección de “movilidad”, atendiendo la demanda de transmisiones y embragues para camiones comerciales (n.° 1 en América) y movilidad eléctrica.
En total, el 90% de la rentabilidad de la compañía en 2025 provendrá de los segmentos eléctrico y aeroespacial.
El segmento aeroespacial incluye el suministro de componentes clave para aeronaves civiles y militares como el F-35, Boeing KC-46A, Sikorsky CH-53K, Boeing 777X, Boeing B737MAX, Airbus A350, Airbus A320NEO, etc. También proporciona componentes para aplicaciones espaciales a SpaceX, Blue Origin, Ariane Group, Amazon, Eutelsat Group, etc.
Como reflejo de la creciente demanda de equipos eléctricos, la cartera de pedidos de Eaton ha crecido de forma constante durante la década de 2020 hasta alcanzar un nivel récord en 2025.
En agosto de 2025, Eaton adquirió la empresa de transformadores de estado sólido Resilient Power Systems por 86 millones de dólares.
La startup tenía diseños para estaciones de carga de vehículos eléctricos ultracompactas que se conectan directamente a la red de distribución existente, mientras que Eaton ve mayores perspectivas de crecimiento en centros de datos y almacenamiento de energía, donde sus relaciones existentes podrían ayudar a cerrar más acuerdos más rápidamente.
Nos entusiasma unirnos a Eaton y creemos que la combinación de nuestros equipos, capacidades y tecnología de vanguardia impulsará nuestro crecimiento continuo en nuevos productos y mercados, incluyendo los centros de datos. Nuestros transformadores de estado sólido ultracompactos pueden mejorar la eficiencia energética, el tiempo de comercialización de los proyectos y respaldar una red eléctrica fiable.
— Tom Keister, cofundador y director ejecutivo de Resilient
Como la mayoría de las empresas de SST aún cotizan en bolsa, la fusión de la tecnología de Resilient Power Systems y la amplia experiencia, red de ventas y capacidad de fabricación de Eaton parece una buena forma para que los inversores obtengan exposición al sector de transformación de energía en su conjunto, sin riesgo de disrupción por la llegada de esta nueva tecnología al mercado y, en cambio, beneficiándose de ella.
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