Transformadores de estado sólido: o futuro da eletrificação da rede elétrica?

Quando falamos sobre o processo de eletrificação que está transformando nossa economia e indústrias, geralmente pensamos em veículos elétricos, baterias, carregadores rápidos, energia renovável, etc.

Mas, no fim das contas, todas essas novas tecnologias ainda dependem de projetos bastante antigos para a transformação básica da eletricidade de alta potência, proveniente de usinas e parques solares, para os níveis utilizados em carros, residências, centros de dados, instalações industriais, etc.

O projeto fundamental do transformador moderno remonta ao final do século XIX, com os primeiros modelos comerciais desenvolvidos por William Stanley Jr. e posteriormente aprimorados à medida que os sistemas de energia CA se expandiram, impulsionados por empresas como Westinghouse e Nikola Tesla. O princípio básico — indução eletromagnética utilizando núcleos de ferro e enrolamentos de cobre — permaneceu praticamente inalterado por mais de um século.

Este era um projeto suficientemente bom para a época em que a única função dos transformadores era levar uma corrente padronizada da rede elétrica ao nível correto em condições relativamente estáveis ​​e previsíveis.

Mas agora, com a rede elétrica e a geração de energia cada vez mais descentralizadas, e com a exigência de maior qualidade da corrente elétrica se tornando mais rigorosa, isso já não é suficiente.

Felizmente, os avanços em materiais da indústria de semicondutores estão abrindo caminho para um novo tipo potencial de transformador: os transformadores de estado sólido.

A rede elétrica centenária: como funcionam os transformadores tradicionais

Fundamentos técnicos dos transformadores tradicionais

Como explicado, um transformador é um dispositivo que recebe uma corrente de entrada com uma determinada tensão e a converte em outra tensão, seja ela menor ou maior. A capacidade e a transformação de corrente de um transformador clássico são determinadas pelo número de espiras de cobre ou alumínio ao redor do núcleo de ferro. Componentes adicionais, como disjuntores, buchas, fusíveis e outros materiais, são utilizados para garantir o funcionamento seguro do transformador.

Embora inflexíveis e volumosas, essas máquinas são muito duráveis ​​e podem ser usadas por décadas, ou até mesmo por um século inteiro. É também um grande negócio. com um mercado de 69 bilhões de dólares em 2025, e espera-se que cresça a uma taxa composta de crescimento anual de 7.97% até 2034, atingindo US$ 135.9 bilhões.

No entanto, os transformadores, como são fabricados hoje, são dispositivos relativamente rudimentares, utilizando tecnologia antiga inventada no início do século XX. À medida que nos tornamos cada vez mais dependentes da eletricidade para transporte, conectividade e outras aplicações modernas, isso pode se tornar um problema, especialmente porque a rede elétrica não depende mais apenas de algumas usinas gigantescas, mas de fontes renováveis ​​intermitentes e descentralizadas.

“Um transformador antigo de aço, cobre e óleo não possui nenhum sistema de monitoramento, nenhum controle. Em casos de picos de energia ou de uma usina elétrica que para de funcionar, isso pode representar um risco.”

- Drew Baglino – Fundador e CEO da Heron Power, empresa de transformadores de estado sólido.

Como funcionam os transformadores de estado sólido (SST)

É com essa preocupação em mente que os engenheiros estão buscando reinventar os transformadores. Em vez de cobre e ferro, eles voltaram sua atenção para novos materiais usados ​​em veículos elétricos e semicondutores, como o carboneto de silício e o nitreto de gálio.

Outra diferença fundamental no projeto é que os transformadores de estado sólido (SSTs) não são feitos de um único bloco maciço de ferro e cobre, mas sim de vários módulos menores montados em conjunto. Como resultado, sua capacidade pode ser facilmente alterada e qualquer ponto de falha pode ser facilmente substituído.

Os transformadores SST diferem dos transformadores tradicionais em alguns pontos técnicos fundamentais:

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Resolvendo a escassez global de transformadores

Outro problema com os transformadores tradicionais é simplesmente a dificuldade em encontrá-los atualmente.

Embora a demanda por maior capacidade da rede elétrica continue aumentando devido à eletrificação e à construção de data centers de vários gigawatts, as empresas de serviços públicos dos EUA estão se esforçando para encontrar transformadores suficientes para manter a rede e, ainda mais, para melhorá-la.

Um fator crucial é o envelhecimento da rede elétrica, e mesmo um dispositivo tão robusto quanto um transformador pode precisar ser substituído a cada 50 a 70 anos, aproximadamente. Mais da metade dos transformadores de distribuição dos EUA, cerca de 40 milhões de unidades, já ultrapassaram sua vida útil esperada.

Aliado ao aumento dos preços das commodities, especialmente do cobre, isso levou a um aumento nos preços dos transformadores de 45% a 95% desde 2019, dependendo da categoria.

“Os semicondutores de potência estão ficando cada vez mais baratos. O aço, o cobre e o petróleo, infelizmente, não estão nessa situação. Os preços das commodities podem oscilar bastante e, geralmente, sobem.”

- Drew Baglino – Fundador e CEO da Heron Power, empresa de transformadores de estado sólido.

Um fator adicional que aumenta os custos são as tarifas sobre o aço estrangeiro e outros metais, frequentemente chegando a 50% ou mais para países que fornecem a qualidade de material exigida para transformadores, como a China ou o Brasil.

Por fim, não houve investimento suficiente no aumento da oferta de transformadores, com muitas empresas inclusive fechando as portas no início dos anos 2000, em parte devido ao baixo investimento na rede elétrica por parte das concessionárias. Assim, a cadeia de suprimentos de transformadores, incluindo o tipo especial de aço que requer (aço elétrico), simplesmente não está disponível em quantidades suficientes.

No entanto, os transformadores de estado sólido não resolverão imediatamente o problema do custo dos novos transformadores, mesmo que possam fornecer um suprimento adicional muito necessário. Isso porque, por enquanto, eles ainda são de 5 a 10 vezes mais caros do que os transformadores tradicionais.

Aplicações de Transformadores de Estado Sólido: Onde os Transformadores de Estado Sólido se Destacam

Centros de dados com IA e infraestrutura de alta potência

Considerando tudo isso, as diferenças de capacidade entre transformadores antigos e transformadores de estado sólido alteram completamente a forma como eles podem ser utilizados.

Eles podem assumir as funções de diversos dispositivos de alimentação elétrica atualmente em uso, estabilizando os níveis de energia, convertendo corrente alternada em corrente contínua (ou vice-versa), conectando-se tanto à rede elétrica quanto a baterias, etc.

Isso tornou os SSTs uma opção muito atraente para data centers, que enfrentam problemas de fornecimento de energia muito mais complexos do que os do consumidor médio. Por exemplo, os SSTs podem eliminar a necessidade de sistemas de alimentação ininterrupta (UPS) e de conexão à rede elétrica nacional, a parques de baterias e à produção local de energias renováveis ​​(energia instalada no próprio dispositivo do consumidor), tudo ao mesmo tempo.

Os transformadores SST mais compactos também economizam muito espaço em um data center, liberando capacidade para mais racks de computadores ou sistemas de suporte, como refrigeração. Portanto, os custos extras também trazem economia adicional para casos especiais, como data centers, que precisam de muito mais do que um simples transformador tradicional pode fornecer.

“Se somarmos o custo de tudo o que retiramos, estamos entre 60% e 70% desse custo.”

— Haroon Inam, cofundador e CEO da DG Matrix, disse ao TechCrunch.

Por enquanto, os data centers têm sido os primeiros clientes dessa nova tecnologia, pois apreciam sua flexibilidade e tamanho compacto. Além disso, isso lhes permite "pular a fila" para novos transformadores. Por fim, proporciona o tipo de estabilidade de energia que até então exigia um grande investimento extra; por exemplo, os transformadores da Heron Link podem fornecer energia aos racks de computadores por 30 segundos enquanto as fontes de backup entram em operação.

Energias renováveis ​​e armazenamento de energia em rede

A maior parte da geração de energia foi projetada em torno da corrente alternada (CA), já que inicialmente era produzida por uma turbina giratória em usinas a carvão, gás ou hidrelétricas. Mas a energia fotovoltaica, que está se tornando uma fonte dominante de geração de energia, produz naturalmente corrente contínua (CC), exigindo inversores para convertê-la em CA antes de ser enviada à rede elétrica.

O mesmo se aplica às baterias, que podem estar conectadas à rede CA, mas requerem CC tanto na entrada quanto na saída.

Consequentemente, um transformador de estado sólido que pode desempenhar as funções de inversor e transformador pode acabar custando o mesmo preço que dois sistemas padrão separados.

Carregamento de veículos elétricos e suporte bidirecional

O espaço e a área total da instalação podem ser fatores limitantes para estações de carregamento de veículos elétricos. Nesse aspecto, a densidade de estações de carregamento de curta duração (SST) pode se tornar uma vantagem competitiva.

Assim como os parques de baterias, eles também se beneficiarão da capacidade de alterar a voltagem, ao mesmo tempo que desempenham a função de um inversor CA-CC.

Por fim, um transformador de estado sólido em uma estação de carregamento poderia ajudar a transformá-las em unidades de armazenamento adicionais, já que o mesmo dispositivo poderia alternar entre consumir energia da rede ou fornecer energia para ela.

Por ora, é improvável que os condutores de veículos elétricos estejam muito interessados ​​em desempenhar esse papel de "bateria móvel". Mas, no futuro, as frotas de carros autônomos provavelmente poderão aumentar sua lucratividade "alugando" sua capacidade de armazenamento em momentos críticos e usando estações de carregamento e pontos de recarga como forma de injetar energia de volta na rede elétrica nos horários de pico.

Essa tendência também se tornará cada vez mais comum à medida que as baterias dos veículos elétricos se tornarem mais duráveis, com pouca ou nenhuma degradação devido a ciclos de carga e descarga mais frequentes.

O futuro da rede elétrica inteligente

Por enquanto, os SSTs têm sido simplesmente caros demais e uma novidade muito recente para que as empresas de serviços públicos os integrem em sua rede elétrica.

No entanto, a longo prazo, elas podem trazer uma mudança radical na forma como as redes elétricas são gerenciadas. Elas podem, em especial, reduzir os custos de transmissão e distribuição, um dos maiores contribuintes para a inflação das contas de luz.

Isso ocorre porque os transformadores de estado sólido conseguem responder às mudanças nas condições, permitindo que os operadores da rede enviem mais energia pelas mesmas linhas, reduzindo a necessidade de novas linhas, apesar do crescente consumo de energia.

“Na verdade, é possível tornar a infraestrutura mais acessível, pois se consegue transmitir mais quilowatts-hora pelos mesmos postes e fios. É aí que a inteligência, em vez de objetos mecânicos passivos projetados há 100 anos, pode fazer uma grande diferença.”

- Drew Baglino – Fundador e CEO da Heron Power, empresa de transformadores de estado sólido.

Vale ressaltar que o carboneto de silício e outros semicondutores para aplicações de energia só começaram a ser fabricados em massa há menos de uma década, graças ao boom dos veículos elétricos. Portanto, é lógico que seus custos diminuam progressivamente à medida que métodos de fabricação mais eficientes sejam desenvolvidos e a indústria integre economias de escala.

Muito provavelmente, este será o passo necessário para que as empresas de serviços públicos comecem a instalar transformadores de estado sólido em larga escala, o que, por sua vez, criará uma segunda onda de economias de escala.

Conclusão sobre o mercado de transformadores de estado sólido

Os transformadores de estado sólido ainda são uma tecnologia muito recente, buscando sua primeira aplicação no mercado de massa. Parece que estão encontrando esse mercado lentamente em data centers e, cada vez mais, em parques fotovoltaicos.

O próximo passo será ampliar a produção e demonstrar, em operação no mundo real, que esse projeto de transformadores pode ser mais eficiente, mais confiável e/ou, em última análise, mais barato do que os projetos tradicionais mais consolidados.

Algumas startups têm pressionado pela implementação de SSTs, incluindo poder da garça, fundada por um ex-executivo da Tesla, Matriz DG, com foco em centros de dados, e AmpèreCom sede em Singapura, mas também com capacidade nos EUA.

Resta saber se essas startups, ou os gigantes já estabelecidos na indústria elétrica, acabarão por dominar esse mercado, sendo a reação das empresas tradicionais de transformadores a essa mudança tecnológica provavelmente o fator-chave a ser observado pelos investidores.

Investindo em transformadores de estado sólido: Eaton (ETN)

A Eaton é uma grande fornecedora de equipamentos elétricos, ocupando o primeiro lugar nos EUA em equipamentos de conversão de energia, equipamentos elétricos de baixa e média tensão, e sistemas hidráulicos aeroespaciais e bombas de combustível.

A empresa gerou US$ 24 bilhões em receita em 2025, com um crescimento orgânico de vendas de 8%; as Américas representam o maior segmento da empresa, com os data centers se tornando recentemente seu maior segmento de clientes (quase um quarto de toda a receita).

Isso coloca a empresa em uma posição perfeita para se beneficiar da tendência de eletrificação, construção de data centers, reindustrialização (especialmente fábricas de semicondutores) e expansão de energias renováveis, a ponto de o objetivo declarado da empresa ser:

“Seremos a empresa líder mundial em gestão de energia.”

Para concretizar essa ambição, a empresa investiu US$ 1 bilhão para adicionar 2 milhões de pés quadrados à sua capacidade de produção.

Além disso, a empresa também administrava uma seção de "mobilidade", atendendo à demanda por transmissões e embreagens para caminhões comerciais (nº 1 nas Américas) e mobilidade elétrica.

No total, 90% da rentabilidade da empresa em 2025 veio dos segmentos elétrico e aeroespacial.

O segmento aeroespacial inclui o fornecimento de componentes essenciais para aeronaves civis e militares, como o F-35, o Boeing KC-46A, o Sikorsky CH-53K, o Boeing 777X, o Boeing B737MAX, o Airbus A350, o Airbus A320NEO, etc. Também fornece componentes para aplicações espaciais para empresas como SpaceX, Blue Origin, Ariane Group, Amazon, Eutelsat Group, entre outras.

Refletindo a crescente demanda por equipamentos elétricos, a carteira de pedidos da Eaton cresceu de forma constante ao longo da década de 2020, atingindo um nível recorde em 2025.

Em agosto de 2025, a Eaton adquiriu a empresa de transformadores de estado sólido Resilient Power Systems por US$ 86 milhões.

A startup tinha projetos para estações de carregamento de veículos elétricos ultracompactas que se conectam diretamente à rede de distribuição existente, enquanto a Eaton vê novas perspectivas de crescimento em data centers e armazenamento de energia, onde seus relacionamentos existentes podem ajudar a fechar mais negócios com mais rapidez.

“Estamos entusiasmados em nos juntar à Eaton e acreditamos que nossas equipes combinadas, capacidades e tecnologia de ponta darão suporte ao nosso crescimento contínuo em novos produtos e mercados, incluindo data centers. Nossos transformadores de estado sólido ultracompactos podem melhorar a eficiência energética, reduzir o tempo de lançamento de projetos e dar suporte a uma rede elétrica confiável.”

— Tom Keister, cofundador e diretor executivo da Resilient

Como a maioria das empresas de transformação de sistemas (SST) ainda são empresas privadas, a fusão da tecnologia da Resilient Power Systems com a vasta experiência, rede de vendas e capacidade de produção da Eaton parece ser uma boa maneira para os investidores obterem exposição ao setor de transformação de energia como um todo, sem o risco de serem afetados pela chegada dessa nova tecnologia ao mercado, e, ao contrário, se beneficiarem dela.

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