Energi
Solid-state-transformatorer: Fremtiden for nettelektrifisering?
Securities.io har strenge redaksjonelle standarder og kan motta kompensasjon fra gjennomgåtte lenker. Vi er ikke en registrert investeringsrådgiver, og dette er ikke investeringsrådgivning. Vennligst se vår tilknytning.
Når vi snakker om elektrifiseringsprosessen som tar over økonomien og industrien vår, tenker vi mest på elbiler, batterier, hurtigladere, fornybar energi osv.
Men når alt kommer til alt, er alle disse nye teknologiene fortsatt avhengige av ganske gamle design for den grunnleggende transformasjonen av høyeffektselektrisitet fra kraftverk og solcelleparker til nivåene som brukes i biler, hjem, datasentre, industrianlegg osv.
Kjernedesignet til den moderne transformatoren stammer fra slutten av 19-tallet, med tidlige kommersielle modeller utviklet av William Stanley Jr. og senere forbedret etter hvert som vekselstrømsystemer ble utvidet, forfektet av Westinghouse og Nikola Tesla. Grunnprinsippet – elektromagnetisk induksjon ved bruk av jernkjerner og kobberviklinger – har stort sett holdt seg uendret i over et århundre.
Dette var en design som var god nok for en tid da transformatorenes eneste jobb var å bringe en standardisert strøm fra nettet til riktig nivå under relativt stabile og forutsigbare forhold.
Men nå, ettersom strømnettet og kraftproduksjonen blir mer desentralisert, og kravene til strømkvalitet blir strengere, er dette knapt nok.
Heldigvis åpner fremskrittene innen materialer fra halvlederindustrien veien for en ny potensiell type transformator: faststofftransformatorer.
Det århundregamle nettet: Hvordan tradisjonelle transformatorer fungerer
Tekniske grunnprinsipper for tradisjonelle transformatorer
Som forklart er en transformator en enhet som tar inn strøm ved en gitt spenning og konverterer den til en annen spenning, enten lavere eller høyere. En klassisk transformators kapasitet og strømtransformasjon bestemmes av antall kobber- eller aluminiumspoler rundt jernkjernen. Tilleggsdeler som sikringer, bøssinger, sikringer og andre materialer er der for å sikre at transformatoren fungerer trygt.
Selv om de er lite fleksible og klumpete, er dette svært slitesterke maskiner som kan brukes i flere tiår, eller til og med et helt århundre. Det er også en stor bedrift, med et marked på 69 milliarder dollar i 2025, og forventes å vokse med 7.97 % årlig vekstrate frem til 2034 til 135.9 milliarder dollar.
Likevel er transformatorer slik de lages i dag relativt primitive enheter, som bruker tidlig teknologi oppfunnet først på 1900-tallet. Etter hvert som vi blir mer og mer avhengige av elektrisitet til transport, tilkobling og andre moderne applikasjoner, kan dette bli et problem, spesielt siden strømnettet ikke lenger kjører på bare noen få massive kraftverk, men mer intermitterende, desentraliserte fornybare kilder.
«En gammeldags transformator av stål, kobber og olje har ingen overvåking, ingen kontroll. I tilfeller der strømstøt eller et kraftverk går ut av drift, kan det være en belastning.»
Hvordan solid-state-transformatorer (SST) fungerer
Det er med denne bekymringen i tankene at ingeniører ønsker å gjenoppfinne transformatorer. I stedet for kobber og jern, vendte de oppmerksomheten mot nye materialer som brukes i elbiler og halvledere, som silisiumkarbid og galliumnitrid.
En annen fundamental forskjell i design er at solid-state-transformatorer (SST-er) ikke er laget av én massiv jern- og kobberblokk, men i stedet av mange mindre moduler satt sammen. Som et resultat kan kapasiteten deres enkelt endres, og ethvert feilpunkt kan enkelt byttes ut.
SST-er skiller seg fra tradisjonelle transformatorer på noen få viktige tekniske punkter:
Sveip for å bla →
| Trekk | Tradisjonell transformator | Faststofftransformator (SST) |
|---|---|---|
| Kjerneteknologi | Jernkjerne + kobberviklinger | Krafthalvledere (SiC/GaN) |
| Størrelse og vekt | Stor og tung | Kompakt og modulær |
| AC/DC-konvertering | Krever separat likeretter | Integrert AC/DC-kapasitet |
| Rutenettintelligens | Passiv | Kontroll og feilisolering i sanntid |
| Toveis strømning | Begrenset | Full toveisstøtte |
| Relativ kostnad | Baseline | 5–10 ganger høyere (nåværende stadium) |
Løsning på den globale mangelen på transformatorforsyning
Et annet problem med tradisjonelle transformatorer er rett og slett at de er veldig vanskelige å finne i det siste.
Mens etterspørselen etter mer strømnettkapasitet fortsetter å øke på grunn av elektrifisering og bygging av datasentre på flere gigawatt, kjemper amerikanske forsyningsselskaper for å finne nok transformatorer til å vedlikeholde nettet, og enda bedre det.
En nøkkelfaktor er at strømnettet eldes, og selv en så robust enhet som en transformator kan trenge utskifting omtrent hvert 50.–70. år. Mer enn halvparten av amerikanske distribusjonstransformatorer, omtrent 40 millioner enheter, er allerede utover sin forventede levetid.
Kombinert med stigende råvarepriser, spesielt kobber, har dette ført til at transformatorprisene har økt fra 45 % til 95 % siden 2019, avhengig av kategori.
«Krafthalvledere blir stadig billigere. Stål, kobber og olje er dessverre ikke i den situasjonen. Råvareprisene kan bevege seg overalt, og de går generelt oppover.»
En ytterligere faktor som har økt kostnadene har vært tollsatser på utenlandsk stål og andre metaller, ofte opptil 50 % eller mer for land som tilbyr materialkvaliteten som kreves for transformatorer, som Kina eller Brasil.
Til slutt har det ikke vært nok investeringer i å øke tilbudet av transformatorer. Mange selskaper stengte til og med tidlig på 2000-tallet, delvis på grunn av for lave investeringer i nettet fra forsyningsselskaper. Så nå er forsyningskjeden av transformatorer, inkludert den spesielle stålkvaliteten den krever (elektrisk stål), er rett og slett ikke tilgjengelig i tilstrekkelige mengder.
Imidlertid vil ikke faststofftransformatorer umiddelbart løse kostnadsproblemet med nye transformatorer, selv om de kan gi en sårt tiltrengt tilleggsforsyning. Dette er fordi de foreløpig fortsatt er 5–10 ganger dyrere enn tradisjonelle transformatorer.
SST-applikasjoner: Der solid-state-transformatorer vinner
AI-datasentre og høykraftsinfrastruktur
Alt i alt endrer disse forskjellene i kapasitet mellom gamle transformatorer og faststofftransformatorer fullstendig hvordan de kan brukes.
De kan overta oppgavene til mange forskjellige strømforsyningsenheter som brukes i dag, samtidig som de jevner ut effektnivåene, konverterer vekselstrøm til likestrøm (eller omvendt), kobler seg til både strømnettet og batterier, osv.
Dette har gjort SST-er til et svært attraktivt alternativ for datasentre, som står overfor strømforsyningsproblemer som er mye mer komplekse enn for den gjennomsnittlige strømbrukeren. For eksempel kan SST-er fjerne behovet for avbruddsfri strømforsyning (UPS) og tilkobling til det nasjonale strømnettet, batteriparker og lokal fornybar produksjon (strøm bak måleren) samtidig.
De mer kompakte SST-ene sparer også mye plass i et datasenter, og frigjør kapasitet til flere datarack eller støttesystemer som kjøling. Så de ekstra kostnadene kommer også med ekstra besparelser for spesielle tilfeller som datasentre, som trenger mye mer enn en enkel tradisjonell transformator kan levere.
«Hvis du legger sammen kostnadene for alt vi har tatt ut, kommer vi ut på 60–70 % av den kostnaden.»
– Haroon Inam, medgründer og administrerende direktør i DG Matrix, fortalte TechCrunch.
Foreløpig har datasentre vært de første kundene for denne nye teknologien, ettersom de setter pris på dens fleksibilitet og kompakthet. I tillegg lar dette dem «hoppe over køen» for nye transformatorer. Til slutt gir det den typen strømstabilitet som krevde mye ekstra investering frem til nå. For eksempel kan Heron Links transformatorer forsyne datarack med 30 sekunders strøm mens reservekilder kommer på nett.
Fornybar energi og energilagring i nett
Mesteparten av kraftproduksjonen har blitt konstruert rundt vekselstrøm, ettersom den opprinnelig ble produsert av en roterende turbin i kull-, gass- eller vannkraftverk. Men solceller, som har vokst til å bli en dominerende kilde til energiproduksjon, produserer naturlig likestrøm i stedet, noe som krever at omformere først omdanner den til vekselstrøm før den sendes til strømnettet.
Det samme gjelder for batterier, som kan være koblet til vekselstrømsnettet, men krever likestrøm både som inngang og utgang.
Som et resultat kan en solid-state-transformator som kan utføre både oppgavene til en inverter og en transformator ende opp med å koste samme pris som to separate standardsystemer.
Lading av elbiler og støtte for toveis drift
Plass og anleggets totale fotavtrykk kan være begrensende faktorer for ladestasjoner for elbiler. I så måte kan tettheten av SST bli et konkurransefortrinn.
I likhet med batteriparker vil de også dra nytte av evnen til å endre spenning samtidig som de utfører oppgaven til en AC-DC-omformer.
Til slutt kan en solid-state-transformator i en ladestasjon bidra til å gjøre dem om til ekstra lagringsenheter, ettersom den samme enheten kan veksle mellom å trekke strøm fra nettet eller å forsyne det med energi.
Foreløpig er det lite sannsynlig at elbilførere er særlig interessert i å utføre denne rollen som «mobilbatteri». Men i fremtiden kan flåter av selvkjørende biler sannsynligvis øke lønnsomheten sin ved å «leie ut» lagringskapasiteten sin i kritiske øyeblikk, og bruke ladestasjoner og selvkjørende stasjoner som en måte å injisere energi tilbake i strømnettet i rushtiden.
Denne trenden vil også bli mer og mer utbredt etter hvert som batteripakkene til elbiler blir mer og mer holdbare, med liten eller ingen forringelse fra hyppigere lade- og utladingssykluser.
Fremtiden for det smarte strømnettet
Foreløpig har solenoider (SST-er) rett og slett vært for dyre og nye til at forsyningsselskaper kan integrere dem i sitt elektriske nettverk.
På lang sikt kan de imidlertid føre til en radikal endring i hvordan strømnett forvaltes. De kan spesielt kutte overførings- og distribusjonskostnader, en av de største bidragsyterne til inflasjon i strømregninger.
Dette er fordi solid-state-transformatorer kan reagere på endrede forhold, slik at nettoperatører kan sende mer strøm gjennom de samme linjene, noe som reduserer behovet for nye linjer til tross for økende strømforbruk.
«Du kan faktisk gjøre infrastrukturen rimeligere fordi du sender flere kilowattimer gjennom de samme stolpene og ledningene. Det er der intelligens, i stedet for passive mekaniske objekter som ble designet for 100 år siden, kan utgjøre en stor forskjell.»
Det bør bemerkes at silisiumkarbid og andre halvledere for kraftapplikasjoner først begynte å bli masseprodusert for mindre enn et tiår siden, takket være elbilboomen. Så det ville være fornuftig at de gradvis vil koste mindre og mindre, etter hvert som mer effektive produksjonsmetoder utvikles, og industrien integrerer stordriftsfordeler.
Dette vil mest sannsynlig være det nødvendige steget for at forsyningsselskaper skal begynne å installere solid-state-transformatorer i stor skala, noe som deretter vil skape en andre bølge av stordriftsfordeler.
Konklusjon om markedet for solid-state-transformatorer
Solid-state-transformatorer er fortsatt en veldig ny teknologi som leter etter sin første massemarkedsanvendelse. Den ser ut til å sakte men sikkert finne sin plass i datasentre, og i økende grad i solcelleparker.
Det neste trinnet vil være å skalere opp produksjonen og demonstrere i praksis at denne transformatorkonstruksjonen kan være mer effektiv, mer pålitelig og/eller til syvende og sist billigere enn de mer etablerte tradisjonelle designene.
Noen få oppstartsbedrifter har presset på for SST-er, inkludert Heron Power, grunnlagt av en tidligere Tesla-sjef, DG-matrise, med fokus på datasentre, og Amperesand, basert i Singapore, men med kapasitet også i USA.
Det gjenstår å se om disse oppstartsbedriftene, eller de etablerte gigantene i elektrobransjen, til slutt vil dominere dette markedet, og tradisjonelle transformatorselskapers reaksjon på dette teknologiskiftet er sannsynligvis den viktigste faktoren for investorer å se etter.
Investering i solid-state-transformatorer: Eaton (ETN)
(ETN )
Eaton er en massiv leverandør av elektrisk utstyr, og er rangert som nummer 1 i USA innen kraftomformingsutstyr, elektrisk utstyr til lav og mellom spenning, samt hydraulikk og drivstoffpumper til luftfart.
Det genererte en omsetning på 24 milliarder dollar i 2025, med en organisk salgsvekst på 8 %; Amerika er selskapets største segment, og datasentre har nylig blitt det største kundesegmentet (nesten en fjerdedel av alle inntekter).
Dette setter selskapet i en perfekt posisjon til å dra nytte av trenden med elektrifisering, bygging av datasentre, reindustrialisering (spesielt halvlederfabrikker) og utbygging av fornybar energi, i en slik grad at selskapets uttalte mål er:
«Vi skal bli verdens ledende selskap innen strømstyring.»
For å oppfylle denne ambisjonen har selskapet investert 1 milliard dollar for å øke produksjonskapasiteten med 2 millioner kvadratmeter.
I tillegg administrerte selskapet også en «mobilitets»-avdeling, som dekket etterspørselen etter girkasser og clutcher til kommersielle lastebiler (nr. 1 i Amerika) og elektrisk mobilitet.
Totalt sett kom 90 % av selskapets lønnsomhet i 2025 fra elektro- og luftfartssegmentene.
Luftfartssegmentet omfatter levering av nøkkelkomponenter til sivile og militære fly som F-35, Boeing KC-46A, Sikorsky CH-53K, Boeing 777X, Boeing B737MAX, Airbus A350, Airbus A320NEO, etc. Det leverer også komponenter til romfartsapplikasjoner til SpaceX, Blue Origin, Ariane Group, Amazon, Eutelsat Group, etc.
Eatons ordrebeholdning har vokst jevnt og trutt gjennom 2020-tallet og nådde et rekordnivå i 2025, noe som gjenspeiler den økende etterspørselen etter elektrisk utstyr.
I august 2025 kjøpte Eaton solid-state-transformatorselskapet Resilient Power Systems for 86 millioner dollar.
Oppstartsbedriften hadde design for ultrakompakte ladestasjoner for elbiler som kobles direkte til det eksisterende distribusjonsnettet, mens Eaton ser ytterligere vekstmuligheter innen datasentre og energilagring, der deres eksisterende relasjoner kan bidra til å lukke flere avtaler raskere.
«Vi er glade for å bli med i Eaton, og tror at våre samlede team, kapasiteter og ledende teknologi vil støtte vår fortsatte vekst innen nye produkter og markeder, inkludert datasentre. Våre ultrakompakte solid-state-transformatorer kan forbedre energieffektiviteten, tiden til markedet for prosjekter og støtte et pålitelig strømnett.»
— Resilients medgründer og administrerende direktør Tom Keister
Ettersom de fleste SST-selskapene fortsatt er børsnoterte, virker sammenslåingen av Resilient Power Systems-teknologi og Eatons omfattende erfaring, salgsnettverk og produksjonskapasitet som en god måte for investorer å få eksponering mot krafttransformasjonssektoren som helhet, uten risiko for forstyrrelser som følge av at denne nye teknologien kommer på markedet, og i stedet dra nytte av den.
Siste nytt og utvikling for Eaton (ETN)-aksjer
