Solid-State Transformers: De Toekomst van Net Elektrificatie?

Wanneer we het hebben over het proces van elektrificatie dat onze economie en industrieën overneemt, denken we meestal aan elektrische voertuigen, batterijen, snellaadstations, hernieuwbare energie, enz.

Maar uiteindelijk vertrouwen al deze nieuwe technologieën nog steeds op vrij oude ontwerpen voor de basis transformatie van hoogvermogen elektriciteit van energiecentrales en zonneparken naar de niveaus die worden gebruikt in auto’s, huizen, datacenters, industriële fabrieken, enz.

Het kernontwerp van de moderne transformator dateert uit het einde van de 19e eeuw, met vroege commerciële modellen ontwikkeld door William Stanley Jr. en later verfijnd naarmate AC‑energiesystemen zich uitbreidden, gepromoot door Westinghouse en Nikola Tesla. Het basisprincipe — elektromagnetische inductie met ijzeren kernen en koperen windingen — is meer dan een eeuw nagenoeg ongewijzigd gebleven.

Dit was een ontwerp dat goed genoeg was voor de tijd dat de enige taak van transformatoren was om een gestandaardiseerde stroom van het net naar het juiste niveau te brengen onder relatief stabiele en voorspelbare omstandigheden.

Maar nu, nu het elektrische net en de energieopwekking meer gedecentraliseerd worden, en de vraag naar kwaliteit van de stroom strenger wordt, is dit nauwelijks voldoende.

Gelukkig opent de vooruitgang in materialen vanuit de halfgeleiderindustrie de weg voor een nieuw potentieel type transformator: solid‑state transformatoren.

Het Eeuwenoude Net: Hoe Traditionele Transformatoren Werken

Technische Fundamenten van Traditionele Transformatoren

Zoals uitgelegd, is een transformator een apparaat dat een ingangsstroom op een bepaalde spanning neemt en deze omzet naar een andere spanning, lager of hoger. De capaciteit en stroomtransformatie van een klassieke transformator worden bepaald door het aantal koper‑ of aluminiumspoelen rond de ijzeren kern. Extra onderdelen zoals schakelaars, doorvoeren, zekeringen en andere materialen zorgen ervoor dat de transformator veilig werkt.

Hoewel onbuigzaam en omvangrijk, zijn dit zeer duurzame machines die tientallen jaren, zelfs een heel eeuw, kunnen worden gebruikt. Het is ook een grote business, met een markt van $69 miljard in 2025, en naar verwachting een CAGR van 7,97 % tot 2034, oplopend tot $135,9 miljard.

Desondanks zijn transformatoren zoals ze vandaag de dag worden gemaakt relatief ruwe apparaten, gebaseerd op vroege technologie die voor het eerst in de jaren 1900 werd uitgevonden. Naarmate we steeds meer afhankelijk worden van elektriciteit voor transport, connectiviteit en andere moderne toepassingen, kan dit een probleem worden, vooral omdat het net niet meer alleen draait op een paar enorme energiecentrales, maar op meer intermitterende, gedecentraliseerde hernieuwbare bronnen.

“Een ouderwetse transformator van staal, koper en olie heeft geen monitoring, geen controle. In situaties waarin de elektriciteit piekt of een energiecentrale offline gaat, kan dat een aansprakelijkheid zijn.”

— Drew Baglino – Oprichter en CEO van solid-state transformer bedrijf Heron Power

Hoe Solid-State Transformatoren (SST) Werken

Met die zorg in gedachten zoeken ingenieurs naar een heruitvinding van transformatoren. In plaats van koper en ijzer richtten ze zich op nieuwe materialen die in EV’s en halfgeleiders worden gebruikt, zoals siliciumcarbide en gallium‑nitride.

Een ander fundamenteel verschil in ontwerp is dat solid‑state transformatoren (SST’s) niet uit één massief ijzer‑ en koperblok bestaan, maar uit vele kleinere modules die samen worden geassembleerd. Daardoor kan hun capaciteit eenvoudig worden aangepast en kan elk defect punt gemakkelijk worden vervangen.

SST’s verschillen van traditionele transformatoren op een paar belangrijke technische punten:

Veeg om te scrollen →

Het Oplossen van het Wereldwijde Transformer Aanbodtekort

Een ander probleem met traditionele transformatoren is simpelweg dat ze de laatste tijd erg moeilijk te vinden zijn.

Terwijl de vraag naar meer netcapaciteit blijft stijgen door elektrificatie en de bouw van multi‑gigawatt datacenters, worstelen Amerikaanse nutsbedrijven om voldoende transformatoren te vinden om het net te onderhouden, en nog meer te verbeteren.

Een belangrijke factor is dat het net veroudert, en zelfs een apparaat zo robuust als een transformator kan elke 50‑70 jaar een vervanging nodig hebben. Meer dan de helft van de Amerikaanse distributietransformatoren, ongeveer 40 miljoen eenheden, zijn al voorbij hun verwachte levensduur.

In combinatie met stijgende grondstofprijzen, vooral koper, zijn de prijzen van transformatoren sinds 2019 met 45 % tot 95 % gestegen, afhankelijk van de categorie.

“Vermogenshalfgeleiders worden steeds goedkoper. Staal, koper en olie zijn helaas niet in die situatie. Grondstofprijzen kunnen overal heen bewegen, en ze stijgen over het algemeen.”

— Drew Baglino – Oprichter en CEO van solid-state transformer bedrijf Heron Power

Een extra factor die de kosten verhoogt, zijn tarieven op buitenlands staal en andere metalen, vaak tot 50 % of meer voor landen die de materiaalkwaliteit leveren die nodig is voor transformatoren, zoals China of Brazilië.

Ten slotte is er simpelweg niet genoeg geïnvesteerd in het vergroten van het aanbod van transformatoren, waarbij veel bedrijven al in het begin van de jaren 2000 sloten, deels door te lage investeringen in het net door nutsbedrijven. Dus nu is de toeleveringsketen van transformatoren, inclusief het speciale staal dat ze nodig hebben (elektrisch staal), gewoonweg niet in voldoende hoeveelheden beschikbaar.

Echter, solid‑state transformatoren zullen het kostenprobleem van nieuwe transformatoren niet onmiddellijk oplossen, zelfs als ze een broodnodige extra toevoer kunnen bieden. Dit komt omdat ze momenteel nog 5‑10 x duurder zijn dan traditionele transformatoren.

SST-toepassingen: Waar Solid-State Transformatoren Winnen

AI Datacenters en Hoogvermogen Infrastructuur

Alles bij elkaar genomen veranderen deze capaciteitsverschillen tussen oude transformatoren en solid‑state transformatoren volledig hoe ze kunnen worden ingezet.

Ze kunnen de taken overnemen van vele verschillende stroomvoorzieningsapparaten die momenteel worden gebruikt, tegelijk de stroomniveaus gladstrijken, AC naar DC (of omgekeerd) omzetten, verbinding maken met zowel het net als batterijen, enz.

Dit heeft SST’s tot een zeer aantrekkelijke optie gemaakt voor datacenters, die te maken hebben met stroomvoorzieningsproblemen die veel complexer zijn dan die van de gemiddelde stroomgebruiker. Bijvoorbeeld, SST’s kunnen de noodzaak voor ononderbroken stroomvoorzieningen (UPS) en verbinding met het nationale net, batterijparken en lokale hernieuwbare productie (behind‑the‑meter power) in één keer wegnemen.

De compactere SST’s besparen ook veel ruimte in een datacenter, waardoor capaciteit vrijkomt voor meer rekken of ondersteunende systemen zoals koeling. Dus de extra kosten gaan gepaard met extra besparingen voor speciale gevallen zoals datacenters, die veel meer nodig hebben dan een eenvoudige traditionele transformator kan leveren.

“Als je de kosten van alles wat we hebben weggelaten optelt, zijn we 60 % tot 70 % van die kosten.”

— Haroon Inam, mede‑oprichter en CEO van DG Matrix, vertelde TechCrunch.

Voorlopig zijn datacenters de eerste klanten voor deze nieuwe technologie, omdat ze de flexibiliteit en compactheid waarderen. Bovendien kunnen ze zo “de wachtrij overslaan” voor nieuwe transformatoren. Ten slotte biedt het de soort stroomstabiliteit die tot nu toe veel extra investeringen vereiste; bijvoorbeeld, de transformatoren van Heron Link kunnen rekken van computers 30 seconden van stroom voorzien terwijl back‑up bronnen online komen.

Hernieuwbare Energie en Netopslag

Het grootste deel van de energieopwekking is ontworpen rond AC, omdat het oorspronkelijk werd geproduceerd door een draaiende turbine in kolen-, gas‑ of waterkrachtcentrales. Fotovoltaïsche systemen, die uitgroeien tot een dominante bron van energieopwekking, produceren echter van nature DC‑stroom, wat omvormers vereist om het eerst in AC om te zetten voordat het naar het net wordt gestuurd.

Hetzelfde geldt voor batterijen, die mogelijk op het AC‑net worden aangesloten, maar DC zowel als invoer als uitvoer nodig hebben.

Als gevolg hiervan kan een solid‑state transformator die zowel de taken van een omvormer als een transformator uitvoert, uiteindelijk dezelfde prijs kosten als twee afzonderlijke standaardsystemen.

EV Opladen en Bidirectionele Ondersteuning

Ruimte en de totale voetafdruk van een faciliteit kunnen beperkende factoren zijn voor EV‑laadstations. In dat opzicht kan de dichtheid van SST’s een concurrentievoordeel worden.

Net als batterijparken profiteren ze van hun vermogen om spanning te wijzigen terwijl ze tevens de taak van een AC‑DC‑omvormer uitvoeren.

Ten slotte kan een solid‑state transformator in een laadstation ze omvormen tot extra opslagunits, aangezien hetzelfde apparaat kan afwisselen tussen het onttrekken van stroom van het net of het leveren van energie aan het net.

Voorlopig zullen bestuurders van EV’s waarschijnlijk niet erg geïnteresseerd zijn in het vervullen van deze “mobiele batterij”-rol. Maar in de toekomst zouden autonome wagenvloten hun winstgevendheid kunnen verhogen door hun opslagcapaciteit “te verhuren” op kritieke momenten, en laadstations en SST’s te gebruiken om energie terug in het net te injecteren tijdens piekuren.

Deze trend zal steeds vaker voorkomen naarmate de batterijpakketten van EV’s duurzamer worden, met weinig tot geen degradatie door frequentere laad‑ en ontlaadcycli.

De Toekomst van het Slimme Elektriciteitsnet

Voorlopig zijn SST’s simpelweg te duur en te nieuw voor nutsbedrijven om ze in hun elektrische netwerk te integreren.

Echter, op de lange termijn zouden ze een radicale verandering kunnen brengen in de manier waarop netten worden beheerd. Ze kunnen vooral transmissie‑ en distributiekosten verlagen, een van de grootste bijdragers aan de inflatie van nutsrekeningen.

Dit komt doordat solid‑state transformatoren kunnen reageren op veranderende omstandigheden, waardoor netbeheerders meer vermogen via dezelfde lijnen kunnen sturen, waardoor de behoefte aan nieuwe lijnen afneemt ondanks de groeiende stroomconsumptie.

“Je kunt de infrastructuur daadwerkelijk betaalbaarder maken omdat je meer kilowatt‑uren door dezelfde palen en draden stuurt. Dat is waar intelligentie, in plaats van passieve mechanische objecten die 100 jaar geleden zijn ontworpen, een groot verschil kan maken.”

Het moet worden opgemerkt dat siliciumcarbide en andere halfgeleiders voor vermogensapplicaties minder dan een decennium geleden massaal in productie zijn gegaan, dankzij de EV‑golf. Het is dus logisch dat ze geleidelijk goedkoper zullen worden naarmate efficiëntere productiemethoden worden ontwikkeld en de industrie schaalvoordelen realiseert.

Waarschijnlijk zal dit de noodzakelijke stap zijn voor nutsbedrijven om solid‑state transformatoren op grote schaal te installeren, wat vervolgens een tweede golf van schaalvoordelen zal creëren.

Solid-State Transformator Marktconclusie

Solid‑state transformatoren zijn nog een zeer nieuwe technologie, op zoek naar hun eerste massamarkttoepassing. Het lijkt ze langzaam te vinden bij datacenters, en steeds meer bij fotovoltaïsche parken.

De volgende stap zal zijn om de productie op te schalen en in de praktijk aan te tonen dat dit ontwerp van transformatoren efficiënter, betrouwbaarder en/of uiteindelijk goedkoper kan zijn dan de meer gevestigde traditionele ontwerpen.

Een paar startups hebben zich ingezet voor SST’s, waaronder Heron Power, opgericht door een voormalig Tesla‑executive, DG Matrix, gericht op datacenters, en Amperesand, gevestigd in Singapore maar met capaciteit in de VS.

Het blijft afwachten of deze startups, of de gevestigde giganten in de elektrische industrie, uiteindelijk deze markt zullen domineren, waarbij de reactievermogen van traditionele transformatorbedrijven op deze technologische verschuiving waarschijnlijk de belangrijkste factor is voor beleggers om in de gaten te houden.

Investeren in Solid-State Transformatoren: Eaton (ETN)

Eaton is een enorme leverancier van elektrische apparatuur, nummer 1 in de VS op het gebied van vermogensomzettingsapparatuur, laag‑ en middenspanningsapparatuur, en lucht- en brandstofpompen voor de lucht- en ruimtevaart.

Het genereerde $24 miljard omzet in 2025, met een organische omzetgroei van 8 %; de Amerika’s vormen het grootste segment van het bedrijf, waarbij datacenters recentelijk hun grootste klantsegment werden (bijna een kwart van alle inkomsten).

Dit plaatst het bedrijf in een perfecte positie om te profiteren van de trend van elektrificatie, de bouw van datacenters, re‑industrializatie (vooral halfgeleiderfabrieken) en de opkomst van hernieuwbare energie, tot het punt dat het verklaarde doel is:

“We zullen ‘s werelds toonaangevende bedrijf voor energiebeheer zijn.”

Om deze ambitie te verwezenlijken, heeft het bedrijf $1 miljard geïnvesteerd om 2 miljoen vierkante voet toe te voegen aan de productiecapaciteit.

Daarnaast beheert het bedrijf ook een “mobility”‑sectie, die inspeelt op de vraag naar transmissies en koppelingen voor commerciële vrachtwagens (#1 in de Amerika’s) en elektrische mobiliteit.

In totaal kwam 90 % van de winstgevendheid van het bedrijf in 2025 uit de elektrische en luchtvaartsegmenten.

Het luchtvaartsegment omvat het leveren van belangrijke componenten aan civiele en militaire vliegtuigen zoals de F‑35, Boeing KC‑46A, Sikorsky CH‑53K, Boeing 777X, Boeing B737MAX, Airbus A350, Airbus A320NEO, enz. Het levert ook componenten voor ruimtevaarttoepassingen aan SpaceX, Blue Origin, Ariane Group, Amazon, Eutelsat Group, enz.

Terwijl de vraag naar elektrische apparatuur groeit, is de orderbacklog van Eaton gestaag gegroeid gedurende de jaren 2020 om in 2025 een recordhoogte te bereiken.

In augustus 2025 heeft Eaton het solid‑state transformatorbedrijf Resilient Power Systems overgenomen voor $86 miljoen.

De startup had ontwerpen voor ultra‑compacte EV‑laaddepots die direct op het bestaande distributienet aansluiten, terwijl Eaton verdere groeivooruitzichten ziet in datacenters en energieopslag, waar haar bestaande relaties kunnen helpen sneller meer deals te sluiten.

“We zijn enthousiast om ons bij Eaton aan te sluiten, en geloven dat onze gecombineerde teams, capaciteiten en toonaangevende technologie onze voortdurende groei in nieuwe producten en markten zullen ondersteunen, inclusief datacenters. Onze ultra‑compacte solid‑state transformatoren kunnen de energie‑efficiëntie verbeteren, de time‑to‑market voor projecten verkorten, en een betrouwbaar net ondersteunen.”

— Resilient Mede‑oprichter en Chief Executive Officer Tom Keister

Laatste Eaton (ETN) Aandelen Nieuws en Ontwikkelingen