Biến áp trạng thái rắn đang được xem là một giải pháp tiềm năng để giảm áp lực cho lưới điện, trong bối cảnh làn sóng mở rộng trung tâm dữ liệu AI đẩy nhu cầu điện tăng vọt. So với biến áp truyền thống, công nghệ này có ưu thế về kích thước nhỏ gọn và khả năng điều khiển điện linh hoạt hơn.

Ngày 27/10 (giờ địa phương), MIT Technology Review cho biết tại Mỹ, nguồn cung biến áp cỡ lớn đang không theo kịp nhu cầu, khiến thời gian giao một số thiết bị kéo dài tới 5 năm. Các dòng biến áp truyền thống sử dụng thép tấm chuyên dụng cùng lượng lớn dây đồng nên có kích thước cồng kềnh, trọng lượng lớn, trong khi quá trình sản xuất cũng đòi hỏi lao động tay nghề cao.

Khác với thiết bị truyền thống, biến áp trạng thái rắn điều chỉnh điện áp và tần số bằng chất bán dẫn công suất. Thiết bị này chuyển đổi dòng điện xoay chiều sang dòng điện một chiều, sau đó sử dụng chất bán dẫn silicon carbide để tạo ra dòng điện xoay chiều tần số cao và thay đổi điện áp. Theo một số thiết kế, công suất có thể tương đương biến áp truyền thống nhưng kích thước chỉ vào khoảng 1/10. Công nghệ này cũng tích hợp cả chức năng chỉnh lưu và nghịch lưu, qua đó giúp giảm không gian lắp đặt và hạn chế tổn thất điện năng.

Công nghệ này cũng đã được thử nghiệm trên lưới điện thực tế. Nhóm nghiên cứu tại North Carolina State University, phối hợp với New York Power Authority và Viện Nghiên cứu Điện lực (EPRI), đã phát triển một nguyên mẫu công suất 1 MW. Tháng 6, nhóm đưa thiết bị vào vận hành trên đường dây phân phối 13.200 V tại một cơ sở thử nghiệm ở bang Massachusetts, trước khi công bố kết quả vào tháng 8.

Hiệu suất tối đa của mô-đun chuyển đổi điện năng trong điều kiện phòng thí nghiệm đạt khoảng 98%. Mức này cao hơn ngưỡng khoảng 96% của tổ hợp biến áp và bộ chỉnh lưu truyền thống. Tuy vậy, thử nghiệm hiện trường vẫn chưa chứng minh toàn bộ hệ thống có thể đạt hiệu suất 98%.

Dòng vốn tư nhân cũng đang chảy mạnh vào lĩnh vực này. Tháng 2, Heron Power đã huy động 140 triệu USD để đẩy nhanh thương mại hóa biến áp trạng thái rắn Heron Link. Công ty cho biết công nghệ này được định hướng cho trung tâm dữ liệu, điện mặt trời và hệ thống lưu trữ năng lượng. Tại California, doanh nghiệp cũng đang chuẩn bị một dự án thử nghiệm kết hợp với hệ thống pin quy mô 10 MWh.

Tuy nhiên, để thay thế toàn bộ lưới truyền tải điện áp cao, công nghệ này vẫn cần thêm thời gian hoàn thiện. Độ tin cậy trong vận hành dài hạn, khả năng ứng phó sự cố và tiêu chuẩn hóa vẫn là những bài toán chưa được giải quyết. Vì vậy, trong ngắn hạn, biến áp trạng thái rắn được đánh giá phù hợp hơn với các hệ thống điện trung áp như trung tâm dữ liệu.