電力インフラと再生可能エネルギー – 予測不可能な自然の力を管理する

私たちの電力インフラは、風力や太陽光発電などの再生可能エネルギーを特徴とするようになってきています。半導体は、電力網の信頼性と回復力の確保にどのように役立つのでしょうか?

記事

2025/12/10

グリーンエネルギーで、自然がペースを決める!

スイッチを入れるとライトが点灯します。電気自動車は夜間に充電されます。データセンターはノンストップで稼働し、人工知能を動かし、データストリームを処理します。そして、これらすべてを機能させ続けるには、安定した電気の流れが必要です。

電力網における再生可能エネルギーの割合が増加するにつれて、課題はますます複雑になっています。信頼性の高い半導体技術で電力網を安定させ、エネルギー集約型アプリケーションの増大する需要に対応できるよう拡張する必要があります。

インフィニオンの半導体ソリューションは、予測不可能な自然の力を捉え、制御し、管理することで、信頼性の高いオンデマンドの電力へと変換します。

その方法は、動画をご覧ください。

半導体は現代の電力網の課題に取り組む

インフィニオンは、電力が常に利用可能であり、同時に、気候目標の達成に役立つ再生可能エネルギー源によって発電されることを期待しています。これはエネルギーインフラ、特に電力網にとって新たな課題をもたらします。結局のところ、電力変動や長距離送電、双方向のエネルギーの流れ、エネルギー集約型の最終用途にかかわらず、電力供給は私たち全員にとって常に信頼できるものでなければなりません。

電力変動

再生可能エネルギーによる発電は気象条件に左右されるため、将来の電力網は、確実に電力を供給できるよう電力供給の変動のバランスを取る必要があります。バッテリーエネルギー貯蔵システム (BESS)とグリッド形成インバーターは、供給と需要のバランスを取り、グリッドを安定させる上で重要な役割を果たします。

双方向のエネルギーの流れ

エネルギー自給自足を目指す中で、屋上ソーラーパネルなどの民間のグリーンエネルギー発電が増加しています。自家発電された余剰エネルギーは配電網に送り返されますが、それでも配電網は安定性と耐久性を保つ必要があります。3相ハイブリッド太陽光インバーターなどのインテリジェントなテクノロジーは、オンサイトのエネルギー貯蔵容量による自己供給をカバーし、グリッドの安定性に貢献します。

地理的ギャップ

電気は消費場所から遠く離れた場所で生成されることが多いため、効率的で損失の少ない送電が求められます。洋上風力エネルギーの場合、 HVDC技術により、グリーンエネルギーを数百キロメートルにわたって最小限の損失で輸送し、家庭、オフィス、データセンターに電力を供給することが可能になります。

エネルギー集約型アプリケーション

AI データセンターなどのエネルギー集約型アプリケーションが増加しています。これが、インフィニオンが将来の AI データセンターに必要な電力供給アーキテクチャに革命を起こしている理由です。インフィニオンは、NVIDIA社と共同で、800 Vの高電圧直流電流の集中発電を備えた新しいアーキテクチャに基づく次世代電力システムを開発しています。

現代の電力インフラ向け先進電源ソリューション

現代の電力インフラシステムは、高性能半導体の恩恵を受けています。従来の電磁変圧器や電気機械式保護装置と比較して、よりスマートで効率的な電力網を実現します。電力品質の向上、堅牢な性能、高速な応答時間、高いエネルギー効率、そして小型化により、AIデータセンターのようなエネルギー集約型アプリケーションの需要を満たし、現代の電力網が抱える課題に対応する理想的な製品です。

注目製品: インフィニオンの固体変圧器および固体遮断器向けソリューション

固体変圧器 (SST) は、従来の変圧器を必要とせず、数十キロボルトの中電圧 (MV) 電力網を低電圧 (LV) レベルに接続する電力電子機器スタックです。電気自動車の充電ステーションや太陽光発電所など、今後さらに多くの用途でSST (太陽光発電システム) の恩恵を受けるでしょう。SSTは、AIデータセンターにおいて、電力網とITラックの接続方法に革命をもたらすでしょう。ギガ　ワット規模のデータセンターでは、SST (固体変圧器) によって駆動される直流 (DC) マイクログリッドにより、分散型再生可能エネルギー資源のシームレスかつエネルギー効率の高い統合が可能になります。

さらに詳しい情報: インフィニオンとsOLAReDGEがAIデータセンター向け高効率電力インフラの推進で協力

ソリッドステート回路遮断器 (SSCB) は、短絡や過負荷などの過電流によって引き起こされる損傷から電気回路を保護する電子機器です。電流の流れを遮断するために機械部品に依存する電気機械式遮断器とは異なり、SSCBは半導体部品を使用してこの機能を実行します。これにより、スイッチング時間が短縮され、電流の遮断も速くなります。これは、わずかな遅延でも重大な損傷につながる可能性がある用途において非常に重要です。

SSCBソリューションの詳細はこちらをご覧ください

HVDCテクノロジーに注目:

現代の電力インフラのバックボーン

グリーン電力を遠くまで送る必要がある場合は、高速道路を利用します。

高電圧直流 (HVDC) は、交流 (AC) システムに比べて電力損失を最小限に抑えながら、数百キロメートルにわたって電力を送信します。
このシステムの中心となるのは、洋上および陸上の変換所です。地下／海底ケーブルまたは架空線を経由して送電される際にACをDCに変換し、目的地ではDCを再びACに変換します。
HVDC送電は通常、2 つの電力網を相互接続したり、洋上風力発電所などの遠隔地の再生可能エネルギー源をメイングリッドに接続したりするために使用されます。

なぜ高電圧直流なのでしょうか?

HVDCには、電力損失の削減、制御性の向上、グリッドの安定化など、いくつかの利点があります。
電気が長距離にわたって伝送される場合、電線抵抗により電気の一部が熱として失われます。電圧を上げると電流を減らすことが可能になり、熱として失われるエネルギーの量も減ります。

HVDC向け高性能ビルディングブロック

変換ステーションには、電力レベルと技術要件に応じて、IHVハウジング内の3.3 kV、4.5 kV、6.5 kV IGBTモジュールや4.5 kVプレスパック IGBTなどの電力変換用のインフィニオン製品が設置されています。
規模の目安としては、1 つの2 GW HVDCプロジェクトに、16,000 個を超えるインフィニオンの6.5 kV IGBTモジュールを設置可能です。