Enphase presenta un transformador de estado sólido para centros de datos de 800 V en CC

La empresa californiana especializada en electrónica de potencia Enphase Energy ha anunciado el desarrollo de una nueva tecnología de transformadores de estado sólido (Solid State Transformer, SST) destinada a la infraestructura eléctrica de los centros de datos de nueva generación, incluidos aquellos basados en arquitecturas de alimentación en CC de alta tensión para cargas de trabajo de inteligencia artificial.

En lugar de utilizar un único convertidor centralizado de gran tamaño, el IQ Solid State Transformer (IQ SST) de Enphase convierte la energía en los centros de datos a 800 V en corriente continua mediante 342 módulos de potencia por cada rack estándar de 1,25 MW, alcanzando una eficiencia de hasta el 98,5 %.

Según la compañía, este enfoque distribuido es clave para mantener una disponibilidad del 99,999 %, incluso frente a las bruscas fluctuaciones de potencia que caracterizan a los centros de datos actuales y que incrementan la presión sobre las redes eléctricas.

Las variaciones repentinas de demanda y la conversión de los sistemas tradicionales de CA en media tensión hacia arquitecturas de alta tensión en corriente continua constituyen dos de los principales desafíos para los operadores de centros de datos.

Un informe de la Agencia Internacional de la Energía (IEA), titulado Key Questions on Energy and AI, advierte de que las oscilaciones impredecibles de potencia provocadas por las cargas de trabajo de inteligencia artificial aumentarán a medida que crezca la densidad energética del hardware y evolucionen las GPU.

El informe señala que uno de los principales retos consiste en minimizar el espacio ocupado por los equipos de alimentación, reducir las pérdidas durante la conversión eléctrica y disminuir la generación de calor adicional, que debe gestionarse junto con el calor producido por los propios equipos informáticos.

Entre las tecnologías identificadas por la IEA para abordar estos desafíos figuran la electrónica de potencia basada en nitruro de galio (GaN), la basada en carburo de silicio (SiC), las baterías de ion-litio y de sodio, así como los transformadores de estado sólido con núcleos de ferrita. No obstante, el informe recuerda que China controla actualmente el 99 % del suministro mundial de componentes basados en nitruro de galio.

El IQ SST de Enphase está construido precisamente sobre semiconductores de nitruro de galio y una arquitectura distribuida.

“Durante dos décadas hemos demostrado que los sistemas distribuidos son superiores a los centralizados, primero en energía solar y después en almacenamiento con baterías. Ahora aplicamos ese mismo enfoque a la alimentación eléctrica de los centros de datos”, explicó Andy Newbold, director sénior de comunicación corporativa de Enphase Energy, a pv magazine.

A finales de junio, Enphase se incorporó a la Open Compute Project (OCP) Foundation como miembro Platinum para compartir su plataforma IQ SST con la red de casi 700 organizaciones y expertos que colaboran en el diseño del hardware de computación de próxima generación.

Según Newbold, la arquitectura eléctrica de los futuros centros de datos no debe desarrollarse de forma aislada. “Los estándares se están definiendo ahora mismo mientras la industria avanza hacia los 800 V en corriente continua. Nuestra aportación se basa en veinte años desarrollando electrónica de potencia distribuida, definida por software y fabricada a gran escala”, señaló.

Presentado inicialmente en abril, el IQ SST convierte directamente la corriente alterna de media tensión de 15 kV y 35 kV en una salida regulada de 800 V en corriente continua en una sola etapa, eliminando la necesidad de múltiples transformadores y convertidores intermedios.

El módulo de potencia empleado procede de la novena generación de microinversores de Enphase e incorpora la misma tecnología de conmutación basada en nitruro de galio. Su funcionamiento está coordinado mediante el circuito integrado específico (ASIC) de quinta generación de la compañía, denominado Kestrel, fabricado con tecnología de 22 nanómetros.

La empresa prevé fabricar el IQ SST utilizando la misma plataforma automatizada con la que ha producido millones de microinversores, aprovechando componentes semiconductores estándar de gran volumen y su actual cadena de suministro para abastecer las instalaciones de fabricación situadas en Estados Unidos.

Otra de las ventajas del sistema es que puede operar sin baterías internas, lo que reduce o elimina la necesidad de instalar sistemas UPS o baterías auxiliares junto a cada rack. Según Enphase, esta característica libera espacio útil dentro del centro de datos, un aspecto especialmente valioso en instalaciones donde cada metro cuadrado destinado a infraestructura eléctrica compite con el espacio disponible para servidores.

Aunque el desarrollo se centra inicialmente en centros de datos, la compañía considera que esta arquitectura distribuida y definida por software podría extenderse a otros mercados de alta potencia, como plantas fotovoltaicas a gran escala, sistemas de almacenamiento energético y estaciones de recarga ultrarrápida para vehículos eléctricos.

Enphase estima que la demanda potencial de esta tecnología en Estados Unidos podría superar los 11 GW antes de 2031. La empresa prevé realizar demostraciones completas del sistema durante este año, iniciar proyectos piloto con clientes en 2027 y comenzar la producción comercial a finales de 2027 o principios de 2028.