世界の電力インフラは変圧器で溢れています。変圧器とは、電力網を流れる電気の電圧を変換する機器です。発電所から携帯電話の充電器まで、ほぼあらゆる場所に存在しています。1800年代後半に初めて開発されて以来、そのほとんどが変わっていません。
この長寿命は、オリジナルのデザインの証であると同時に、それ以降の年月でグリッドがほとんど変わっていないことの証でもあります。
しかし、分散型再生可能エネルギー、バッテリー、電気自動車の登場により、世界の電力網は前世紀のどの時代よりも速いペースで変化を遂げています。電力はもはや、少数の大規模発電所から数百万人のエンドユーザーへと一方向に流れる必要はなくなりました。エンドユーザー一人ひとりが自ら電力供給者となる可能性があり、それが小さな変圧器にとって大きな課題となっています。
さらに、変圧器の需要が供給を上回っているため、再生可能エネルギープロジェクトの導入が遅れ、コストが増加しています。
ソリッドステートトランスの登場です。これは、真空管における集積回路のような役割を担うと期待されています。従来のトランスは受動素子であり、無意識のうちに電圧を上げたり下げたりするものでした。ソリッドステート版は、より多くの機能を実現すると期待されています。
長年、それらは研究プロジェクトに過ぎませんでした。Amperesandは、この状況を変えようとしています。パワーエレクトロニクスのスタートアップであるAmperesandは、シンガポールの南洋理工大学の研究室で開発したシリコンカーバイド固体変圧器技術の商業化を支援するため、シードラウンドで1,245万ドルを調達しました。このラウンドは、シンガポールのテマセクのアーリーステージ部門であるXora InnovationとMaterial Impactが共同で主導し、TDK VenturesとFoothill Venturesも参加しました。
火花が散る
今日の変圧器は実績があり、非常に効率的で、比較的安価です。しかし、サイズが大きすぎるため、電圧や周波数の調整には役立ちません。電圧の急上昇や急降下が大きすぎると、電力系統の安定性を損なう可能性があります。
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太陽光発電パネルから全館蓄電池、EV急速充電器まで、電力系統に多くの機器が追加されるにつれて、問題が発生する可能性が高まります。風力タービンのコンバーターは風速に応じて周波数が上下するため、他のモデルとはわずかに異なる安定した電力を出力する可能性があります。バッテリーコントローラーや太陽光発電インバーターでも同様です。「均一性はなく、多くのランダム性があります」と、共同創業者でエンジニアリング担当副社長のアンシュマン・トリパシ氏はTechCrunchに語りました。「このような状況では、アクティブフロントエンドが必要になります。」このアクティブフロントエンドは、与えられた電力をそのまま受け取るだけでなく、ランダム性を平滑化する役割も担います。
ソリッドステート変圧器はその役割を果たせる。しかし、リスクを嫌う電力会社がソリッドステート変圧器の導入を決めるまでには数年かかるだろう。そこでアンペアサンドは、EV充電事業者へのポート電力供給用として販売することから始めている。
「EV充電は素晴らしいユースケースです」と、Xoraのマネージングディレクターであり、Amperesandの暫定CEOを務めるフィル・イナガキ氏は述べています。「EV充電を世界中で展開しようと検討されている規模は、変圧器にとって最大の市場を創出するでしょう。」
さらに、ソリッドステート変圧器は従来の変圧器よりも小型で、冷却要件も低いため、設置に必要なスペースを最大75%削減できると稲垣氏は述べた。「都市部に急速充電ステーションを設置したい場合、十分なスペースがないかもしれません」と彼は述べた。都市部以外でも、スペースは考慮すべき事項だ。「急速充電業界の人たちは、私が思っていた以上にこの点を指摘してくるので、驚いています。」
アンペアサンド社は、様々な場所のニーズに合わせて変圧器を拡張できると述べています。モノリシックな機器である従来の変圧器とは異なり、ソリッドステート変圧器はモジュールで構成できます。より多くの電力が必要ですか？モジュールを追加するだけです。
変圧器の製造方法の変革
高価な系統連系機器の販売を目指す企業にとって、1,250万ドルは大した金額ではない。幸いなことに、このスタートアップ企業は、変圧器が使用される場所の近くに最終組み立てを行う以外、製造インフラを大規模に構築する必要はないと見込んでいる。シリコンカーバイド製の機器を製造できる半導体メーカーは数多く存在し、プリント基板を提供できるサプライヤーはさらに多く存在する。アンペアサンドは、2025年に米国とシンガポールに最初のユニットを納入し、翌年には本格的な商用化を計画している。
「古い変圧器は鉄心と油冷却剤を使っていました。こうしたものを量産するのは非常に困難です」と稲垣氏は述べた。「性能とコストの面で半導体技術ほど進歩するものはありません。」
また、ソリッドステート変圧器は基本的に半導体であるため、グリッド運用者にきめ細かいデータを提供するセンサーが搭載されており、グリッドの稼働状況をより深く把握できるようになります。
稲垣氏は、Amperesandが自社の技術を実証し、顧客の関心を惹きつけることができれば、収益を急速に拡大できると考えている。「低価格帯のユニットとは違います」と稲垣氏は語る。「最初の1億ドルの収益をすぐに達成できるタイプの企業だと考えています。インフラの導入という点で市場全体に悪影響を与えることなく、10億ドルの収益ランレートを達成できる余裕が十分にあります。」
同社が市場を席巻できれば、専門家が長年待ち望んできた「電力のインターネット」への道を電力網は切り開くことができるだろう。こうした電力網は、少数の地点からの粗い信号に頼るだけでなく、膨大なデータで満たされる。例えば、電気自動車が充電のために接続した際など、需要の急増に迅速に対応したり、太陽光発電地域からの電力供給の急増に対応したり、雲が地域を通過する際に分散型バッテリーを利用して電力網を安定化させたりすることができる。
電力のインターネットが実現するまでには何年もかかるだろうが、ソリッドステート変圧器はその基礎となる可能性がある。
ティム・デ・チャントはTechCrunchのシニア気候担当記者です。Wired誌、シカゴ・トリビューン、Ars Technica、The Wire China、そしてNOVA Next（創刊編集長）など、幅広い出版物に寄稿しています。
デ・チャント氏はMIT（マサチューセッツ工科大学）のサイエンスライティング大学院プログラムの講師も務めており、2018年にはMITでナイト科学ジャーナリズムフェローシップを受賞しました。フェローシップ期間中、気候変動技術の研究とジャーナリズムの新たなビジネスモデルの探求に取り組みました。カリフォルニア大学バークレー校で環境科学、政策、経営学の博士号を取得し、セント・オラフ大学で環境学、英語学、生物学の学士号を取得しています。
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