送電塔の横には、自然の景色が広がっています。

電力インフラを、未来基準へ

電気の時代が到来しました――そしてそれは高度な電力インフラを必要とします。再生可能エネルギーの規模が拡大するにつれ、AIデータセンターや現代産業といったエネルギー集約型のアプリケーションを支えるために、強固な電力網が不可欠となります。インフィニオンの半導体は、こうしたニーズに応えるため、電力利用の最適化と電力網の安定性を実現する革新的なソリューションを提供することで貢献しています。

電力インフラ
再生可能エネルギー
アンギラ
Powering AI (AI電力供給)
記事

2026/08/04

未来のエネルギー課題に挑む

エネルギーの未来は、複雑な方程式を解くことにかかっています。それは、AIデータセンターや現代産業の急増する電力需要を満たしつつ、より多くの再生可能エネルギーを電力網に統合することです。半導体は、電力インフラの信頼性や効率性を維持し、将来の課題に対応できるようインテリジェンス性を提供します。

グリーンエネルギーは、自然のリズムに合わせて活用することが大切です。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。電力ネットワーク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、課題はより複雑化します。信頼性の高い半導体技術を用いて電力網を安定化させ、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規模を拡大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。

電力インフラに関する興味深い事実

1,650 GWが接続待ち

1,650 GWが接続待ち

2024年、国際エネルギー機関 (IEA) は、1,650ギガワットの太陽光発電および風力発電プロジェクトが最終段階にあり、送電網への接続を待っている状態にあることを追跡調査しました。クリーンで費用対効果の高いエネルギーを実現する絶好の機会を逃してしまったのです。

出典: IEA、「未来の送電網の構築 (2025年)」

10万キロメートルの世界規模のHVDCライン

10万キロ メートルの世界規模のHVDCライン

2010年以降、世界のHVDC送電線の総延長はほぼ3倍に増加し、現在では10万キロ メートルを超えています。特に中国、ブラジル、ヨーロッパで著しい成長が見られます。10万キロ メートルは、地球を2周半できるほどのネットワークに相当します。

出典: IEA、「未来の送電網の構築 (2025年)」

現代の電力網はどのような課題に直面しているのか？そして、半導体はそれらの課題解決にどのように役に立つのか？

信頼性が高く持続可能な電力供給は、もはや当然のこととは言えません。再生可能エネルギーの普及や電化の進展、そして電力需要の増加に伴い、電力網は大きく変化しています。安定した電力供給を安全かつ効率的に維持するために、電力インフラも進化していく必要があります。

半導体は、再生可能エネルギーによる電力変動の管理にどのように役立つのか？

グラフィックHVDC

課題

再生可能エネルギー源は、気候変動対策目標を達成するために不可欠です。しかしながら、太陽光発電や風力発電による発電量は、天候、季節、時間帯によって変動します。再生可能エネルギーの導入が進むにつれて、エネルギー供給に占める割合はますます高まっています。そのため、将来の電力網には発電量の変動をスムーズに管理し、必要なときに必要な場所へ、安定した電力を確実に供給できる仕組みが求められています。

ソリューション

バッテリー エネルギー貯蔵システム (BESS) は、安定性と信頼性をもたらします。BESSは、再生可能エネルギーによる発電量の変動を調整し、電力の供給と需要のバランスを保つことで、停電を防ぎます。これにより、再生可能エネルギーの可能性を最大限に引き出します。インフィニオンの半導体ソリューションは、電力変換やバッテリー管理から温度制御、安全性、セキュリティに至るまで、BESSの多くの側面において中心的な役割を果たしています。風力タービンに搭載された系統連系型コンバーターは、電力系統内の安定化装置として機能します。系統連系型風力タービンは、電力系統の負荷が変動した場合でも、パワー エレクトロニクスを用いて安定した周波数を生成し、系統電圧を維持することができます。インフィニオンは、高効率なXHP™ 2パワー モジュールによってこの技術をさらに発展させています。

インフィニオンのパワー モジュールがエネルギー効率を向上
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半導体は、エネルギー集約型アプリケーションの電力網の最適化にどのように役立つのか？

データセンター

課題

AIデータセンターや現代産業からの世界的な電力需要の増加に伴い、よりスマートで効率的な電力網が求められています。従来の電力網インフラは、変圧器や保護システム、配電設備を中心に設計されていました。しかし、急速に増加する大規模なAI関連の電力需要に対応することまでは想定されていませんでした。このため、送電網への接続、電力変換能力、信頼性、および故障保護においてボトルネックが生じています。

ソリューション

このボトルネックを解消するには、半導体主導のイノベーションが不可欠です。インフィニオンの先進的なパワー半導体は、次世代の半導体式変圧器 (SST) および半導体式遮断器 (SSCB) を実現し、現代のAIデータセンターや産業が必要とする効率性、電力密度、信頼性を提供します。SSTは、AI規模の電力需要に対応するための電力網接続の近代化において重要な一歩となります。従来の変圧器と比べて高い効率を実現するとともに、軽量化とコンパクトな設置を可能にします。SSTは、電力網と大電力を必要とする設備を柔軟につなぐ役割を果たします。データセンター、蓄電システム、太陽光発電所、EV充電設備、DCマイクログリッドなど幅広い用途に対応できます。SSTは、電気機械回路を半導体技術に置き換えることで、この原理を電気保護に応用しています。SSCBは、アーク放電を起こすことなく、マイクロ秒単位で故障を隔離するため、高電力環境におけるシステムの信頼性と耐故障性を向上させます。

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電力を遠くまで効率よく届けるには？

双方向エネルギー フロー

課題

エネルギー転換において、低損失なグリーン電力送電は極めて重要です。電気は、たとえば洋上風力発電所など、消費地から遠く離れた場所で発電されることが多くあります。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。

ソリューション

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。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。洋上および陸上の変換所は、交流を直流に変換し、地下ケーブル、海底ケーブル、または架空線を通して送電し、目的地で直流を再び交流に変換します。HVDCには、電力損失の削減や制御性の向上、グリッドの安定化など、いくつかの利点があります。規模感の一例として、2 GW級のHVDCプロジェクト1件に、インフィニオンの6.5 kV IGBTモジュールを16,000個以上搭載できます。

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半導体は、分散化・双方向化する電力網をどう支えるのか？

民間のグリーンエネルギー発電

課題

従来の電力網は、大規模な集中型発電所から消費者へ電力が一方的に流れるように設計されていました。今日では、太陽光発電や蓄電システムなどの分散型エネルギー設備が、電力の消費と発電の両方を担っています。そのため、電力の流れは複雑な双方向型へと変化しており、電力網にはさまざまな電圧レベルでこれらを効率的に制御する能力が求められています。たとえば、エネルギー自給自足を目指し、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電力は配電網に送り返されます。

ソリューション

半導体は、こうした複雑な電力の流れをインテリジェントかつ柔軟に、そして非常に効率的に管理することを可能にする重要な技術です。半導体は、エネルギー バリューチェーンのあらゆる段階において、電力の変換、制御、監視、保護を可能にします。3相ハイブリッド太陽光発電インバーターなどのインテリジェント技術は、自家発電した電力のオンサイト蓄電を可能にし、電力網の安定化に貢献します。

3相ハイブリッド インバーター向けソリューション
セントラル インバーター向けソリューション

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は、よりスマートで効率的な電力網を構築するために、高性能半導体に依存しています。高性能半導体は、従来の変圧器や保護装置と比較して、より高いエネルギー効率、より優れた電力品質、より速い応答時間、より高い信頼性、そしてよりコンパクトな設計を実現します。これは、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の増大する需要に電力網が対応するのに役立ちます。

注目製品: 半導体式変圧器と半導体式遮断器

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

半導体式変圧器 (SST: Solid state transformer)

半導体式変圧器 (SST) は、従来の銅や鉄をベースとした変圧器に代わる、先進的な半導体ベースの電力変換装置です。より高い効率、大幅に向上した電力密度、そして改善された拡張性を実現します。

SSTは、従来の変圧器に比べて最大30%小型軽量です。公共電力網をAIデータセンターなどのエネルギー集約型および産業用途に接続し、電圧、電力品質、エネルギーの流れを積極的に制御する、将来有望な技術です。

SSTは、電力網から供給される中電圧の電力を、AIデータセンターやEV充電インフラ、再生可能エネルギー システム、産業用マイクログリッドなどで必要とされる低電圧へ直接変換できます。

半導体式遮断器 (SSCB)

半導体式遮断器 (SSCB) やSSTは、短絡や過負荷などの過電流から電気回路を保護します。

機械部品に依存し、ミリ秒単位で動作する従来の電気機械式遮断器とは異なり、SSCBは半導体部品と高度な保護アルゴリズムを使用して、電流をマイクロ秒単位で遮断します。これは、従来の遮断器の最大1,000倍の速さです。

DC電力網に不可欠なこの機能は、産業製造設備やAIデータセンターにおいてシステム保護と可用性を大幅に向上させます。一瞬の電力トラブルによるダウンタイムやデータ損失、機器損傷のリスク低減に貢献します。

製品紹介

.XT搭載CoolSiC™ MOSFET EasyPACK™モジュール

より深い洞察を得る:

SST向けEasyPACK™ 電源モジュール

製品紹介

CoolSiC™ MOSFET技術

より深い洞察を得る:

次世代固体電力分配

インフィニオン半導体が実現するもの

将来の電力網は、単に電気を供給する以上の機能を果たす必要があります。電力の変動を予測して補正し、予期しない過負荷から保護し、リアルタイムで通信する必要があります。半導体は、表からはほとんど見えませんが、必要不可欠な存在であり、エネルギーが必要な場所に確実に届くよう働きます。インフィニオンは、あらゆる電圧レベルで革新的なテクノロジーを採用し、この開発を推進しています。

インフィニオンの半導体ソリューションのインフォグラフィックは、持続可能なエネルギー システム、グリッドの信頼性、電力インフラの最適化を実現する6つの主要なアプリケーションを示しています。

FAQ

なぜ電力インフラがこれほど重要なテーマになっているのでしょうか？

電気は、現代の暮らしと産業を支える基盤となっています。同時に、太陽光発電や風力発電といった再生可能エネルギー源が、電力構成においてより大きな割合を占めるようになっています。従来の発電とは異なり、再生可能エネルギーは気象条件に左右されるため、発電量はより変動しやすく、予測が難しくなります。したがって、現代の電力網は、供給と需要をリアルタイムでバランスさせるために、よりスマートで、より柔軟、より強靭なものでなければなりません。強靭な電力網は、発電量や消費量のパターンが急速に変化した場合でも、安定した信頼性の高い電力供給を確保するのに役立ちます。

再生可能エネルギーの利用が増加する現代の電力インフラにおいて、半導体はどのような役割を果たすのでしょうか？

半導体は、電力の生成、変換、送電、配電、利用を支える目に見えない技術です。半導体は電力の流れを制御し、必要な場所へ電力を効率的かつ安全に届ける役割を担っています。再生可能エネルギーの割合が増加していることを考えると、これは特に重要です。太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギー源はクリーンな電力を供給しますが、その出力は天候や時間帯によって変動します。半導体は、電力系統の安定化に役立つ高度なパワー エレクトロニクスを実現します。たとえば、電力の供給と需要のバランスをとるバッテリー エネルギー貯蔵システムや、系統全体の電圧と周波数を安定させる系統形成インバーターなどの技術を支えます。

半導体はどのようにしてエネルギー効率を向上させるのでしょうか？

電力は最終的な用途に届くまでに、通常、複数回のAC/DC変換やDC/DC変換を経由します。各変換段階では、伝導とスイッチングによる損失が発生し、システム全体の効率に影響を与えます。先進的なパワー半導体は、オン抵抗の低減、スイッチング特性の高速化、および熱性能の向上により、これらの損失を低減します。炭化ケイ素 (SiC) や窒化ガリウム (GaN) などのワイドバンドギャップ技術は、より高いスイッチング周波数と動作温度を可能にすることで、効率をさらに向上させます。これにより、エネルギー損失を低減できるだけでなく、冷却負荷の軽減やシステムの小型化を実現し、電力密度の向上にも貢献します。

半導体式変圧器とは何ですか？また、なぜ重要なのでしょうか？

半導体式変圧器は、従来の変圧器の機能を高度なパワー エレクトロニクスに置き換える、新世代の送電網技術です。従来の変圧器よりも小型で軽量、高効率で柔軟性に優れています。SSTは、電力配電をよりインテリジェントかつ柔軟にし、将来のエネルギー需要に対応できる電力網の構築を支えます。再生可能エネルギーの統合、高速EV充電ハブ、蓄電システム (BESS)、そして高電力を必要とするAIインフラなど、将来のさまざまなアプリケーションを支える重要な基盤技術になると期待されています。

半導体式遮断器とは何ですか？また、どのように信頼性を向上させるのですか？

従来の遮断器は、機械部品を利用して故障電流を遮断します。半導体式遮断器は半導体技術を用いてはるかに高速に反応し、マイクロ秒単位で故障を遮断します。迅速に遮断を行うことで、重要な設備を保護できるだけでなく、ダウンタイムを削減し、システム全体のレジリエンス (強靭性) を向上させます。さらに、高度な監視、診断、およびデジタル制御機能も実現します。電力ネットワークが複雑化するにつれて、こうしたスマート保護システムはますます重要になっています。

将来の電力インフラにとって重要な半導体技術は何ですか？

シリコンは現在も多くの用途で主流の半導体技術ですが、ワイドバンドギャップ半導体は次世代の電力システムを支える重要な技術として、その存在感を高めています。炭化ケイ素 (SiC) は、スイッチング損失を低減し、より高い温度での動作を可能にすることで、高電圧および高電力環境において優れた性能を発揮します。窒化ガリウム (GaN) は、最大の電力密度と効率が求められる高周波用途において優れた性能を発揮します。これらの技術を組み合わせることで、受動部品の小型化、熱管理の簡素化、そしてシステム性能の大幅な向上を実現できます。電力インフラが進化し続けるなか、シリコン、SiC、GaNそれぞれの特長を活かした組み合わせにより、多様な電圧・電力クラスにおける性能の最適化が進んでいます。

設計の可能性を広げよう

インフィニオンは、業界で最も幅広いパワー デバイス製品群と、シリコン、炭化ケイ素、窒化ガリウムといったあらゆる関連パワー テクノロジーにおける長年の専門知識により、電力変換チェーン全体にわたる設計の柔軟性と最先端のアプリケーションノウハウを提供します。