Data centers viram aplicação-chave para transformadores inovadores
O gargalo dos transformadores convencionais
Data centers se tornaram o maior impulsionador do crescimento da demanda por eletricidade nos Estados Unidos, pressionando redes já sobrecarregadas. Esse cenário também acelerou investimentos em transformadores de estado sólido, uma alternativa baseada em eletrônica de potência que pode modernizar uma tecnologia essencial à infraestrutura elétrica.
Os transformadores convencionais ainda seguem um projeto fundamentalmente definido na década de 1880. Eles usam duas bobinas de fios de cobre enroladas manualmente em torno de um núcleo de aço para elevar ou reduzir a tensão da corrente alternada. Os maiores modelos são construídos sob medida para subestações de concessionárias, não podem ser fabricados em escala e podem levar vários anos para ser entregues. As restrições industriais dificultam tanto a expansão da rede quanto a substituição de equipamentos envelhecidos.
Como funcionam os transformadores de estado sólido
Os transformadores de estado sólido fazem a conversão de tensão por meio de comutação de alta frequência em semicondutores, incluindo materiais como o carbeto de silício. Em comparação com os modelos tradicionais, podem ser menores e mais leves, ter arquitetura modular para facilitar atualizações e substituições e reunir várias funções em um único dispositivo.
A tecnologia interessa especialmente aos operadores dos maiores data centers de IA porque essas instalações estão adotando arquiteturas de corrente contínua para alimentar racks equipados com chips que consomem muita energia. Um transformador de estado sólido pode converter diretamente a corrente alternada recebida da rede local em corrente contínua, sem exigir um equipamento separado para essa etapa. Segundo Srdjan Lukic, professor da NC State, isso concentra a conversão fora do salão de servidores e pode reduzir a infraestrutura e os problemas de interoperabilidade entre componentes.
Data centers como porta de entrada comercial
Lukic descreve os data centers como a principal aplicação atual dos transformadores de estado sólido. Amperesand, Heron Power e DG Matrix levantaram, juntas, mais de US$ 280 milhões no último ano para comercializar a tecnologia. Além de ocupar menos espaço, os transformadores podem reduzir a quantidade de cobre e de outros materiais necessária em projetos de data centers, liberando área para outros usos.
No longo prazo, uma comercialização bem-sucedida poderia aliviar a escassez na cadeia de fornecimento de transformadores e ampliar o número de empresas e locais capazes de fabricá-los. Como os modelos de estado sólido se aproximam mais de dispositivos eletrônicos do que de equipamentos montados artesanalmente, a produção poderia deixar de depender de um grupo restrito de fabricantes especializados.
Testes e obstáculos restantes
A mesma conversão de corrente alternada para contínua pode beneficiar o carregamento de veículos elétricos. Pesquisadores da NC State demonstraram um sistema ligado a uma linha de transmissão ativa capaz de operar com até 1 megawatt, reduzindo a tensão e realizando também a conversão necessária para carregar uma bateria.
O teste ocorre no laboratório de distribuição de energia do Electric Power Research Institute, em Lenox, Massachusetts, em colaboração com a New York Power Authority desde 2018. O equipamento, de aproximadamente 1 × 1,5 × 2 metros, permanece em um contêiner no local desde maio de 2026 e está programado para retornar à NC State em setembro, após meses de testes durante o verão.
O sistema tem módulos para interagir com a rede, converter corrente alternada em contínua e isolar eletricamente a tensão em alta frequência. O componente mais crítico foi um transformador de isolamento projetado sob medida para suportar toda a tensão de distribuição em um dispositivo compacto. Ainda existem desafios de engenharia e comercialização, mas Lukic espera que a adoção por data centers reduza o risco da tecnologia e favoreça sua expansão para carregadores em áreas densas e, talvez, para residências, onde muitos equipamentos já operam internamente com corrente contínua.