Überblick: Ein Transformator, der längst nicht mehr nur ein Transformator ist

Auf der Konferenz „Intelligente Befähigung, grüne Transformation“ zu neuen Energiesystemen und der Koordination von Erzeugung, Netz, Last, Speicher und Daten, die am 24. Oktober 2026 in Tianjin stattfand, hat der chinesische Hersteller TBEA offiziell seine Solid-State-Transformatoren (SST) der Roy-Sync-Serie vorgestellt. Gleichzeitig erklärte das Unternehmen die Serie für serienreif, wobei bereits Einheiten im Feld in Betrieb genommen wurden – die traditionelle Abfolge von Ankündigung, Hochlauf und Ausrollen wird damit auf einen einzigen Moment verdichtet.

Die technische Leitgröße ist für ein kommerzielles Produkt der ersten Generation ungewöhnlich aggressiv: eine Maschine mit 2,5 MW Nennleistung, die direkt eine Mittelspannungseingang von 10 kV Wechselspannung annimmt und direkt einen 800-V-Gleichspannungsausgang liefert. Damit entfallen der Netzfrequenztransformator und die separate mehrstufige Gleichrichtungsstufe, die konventionelle Architekturen erfordern.

Technische Architektur: Was „Solid-State“ tatsächlich bringt

Herkömmliche Transformatoren beruhen auf elektromagnetischer Induktion über einen Eisenkern und Kupferwicklungen, um Spannungsebenen zu verschieben. Ihr Funktionsumfang ist eng begrenzt. Solid-State-Transformatoren nutzen dagegen die leistungselektronische Umrichtung zur Regelung elektrischer Energie und integrieren Spannungswandlung, Frequenzwandlung, galvanische Trennung, bidirektionale Leistungssteuerung und Leistungsqualitätskonditionierung in einem einzigen Gerät, das an hybride AC/DC-Netze angebunden werden kann. TBEA positioniert das Produkt nicht als neu konstruierten Transformator, sondern als intelligente Regelzentrale zwischen Netz und Last.

Vier technologische Grundlagen tragen die veröffentlichten Kennzahlen:

  • Eine CHB+DAB-ISOP-Topologie, die kaskadierte H-Brücken-Stufen mit Dual-Active-Bridge-Trennung und einer Eingangs-Reihen-/Ausgangs-Parallel-Anordnung kombiniert.
  • Leistungshalbleiter vollständig aus Siliziumkarbid (SiC).
  • Hochfrequente Soft-Switching-Verfahren.
  • Modulares Leistungsdesign mit bidirektionalem Leistungsfluss.

Das daraus resultierende Leistungsspektrum: Spitzenwirkungsgrad über 98,5 Prozent, Oberschwingungsgehalt des Eingangsstroms (THDi) unter 3 Prozent und Ausgangsspannungsregelung innerhalb von 1 Prozent. Die Leistungsmodule skalieren bedarfsgerecht von 1 MW bis 5 MW, und die Serie wird sowohl in Innen- als auch in Außenausführung geliefert. Zur Verfügbarkeit gibt TBEA N+1-Redundanz mit automatischer Bypass-Umschaltung im Millisekundenbereich bei einem Fehler im Leistungsmodul an, sodass die Versorgung unterbrechungsfrei bleibt – dazu eine Lastreaktion im Millisekundenbereich, um die heftigen Schwankungen aufzufangen, die für Rechenlasten charakteristisch sind.

Neun Jahre Engineering-Erbe

Der Start von Roy Sync ist kein Kaltstart. TBEAs Arbeit an Leistungselektronik-Transformatoren (PET) reicht bis 2017 zurück, als das Unternehmen den nach eigener Darstellung ersten multiportfähigen Leistungselektronik-Transformator mit 10 kV/1 MW entwickelte. Patentdurchbrüche folgten 2018 und 2020, und das Unternehmen ist Hauptautor von drei Branchenstandards für Solid-State-Transformatoren.

Frühere Geräte, die unter dem Namen „Energy Router“ vermarktet wurden, haben über mehrere Projekte hinweg langjährige Betriebsdaten gesammelt: das mehrendpunktfähige hybride AC/DC-Flexverteilnetz Zhuhai Tangjiawan; die AC/DC-Hybridverteilungs-Demonstration im Rechenzentrum Dongguan Mayong Anhua; die AC/DC-Hybridverteilungs-Demonstration im Industriepark Dongguan East; und das Gleichstromverteilungsprojekt des Jiangsu Electric Power Research Institute. Sie decken unterschiedliche Netzszenarien und Lasttypen ab und liefern reale Betriebsdaten für die technische Auslegung des kommerziellen Produkts.

„Ein Solid-State-Transformator ist keine andere Art, einen konventionellen Transformator zu bauen; er definiert die Schnittstelle zwischen Netz und Last neu“, sagte Chi Yongning, TBEAs Chefingenieur für Leistungselektronik. Da neue Energien, Speicher, Ladeparks und Rechenzentren in großem Umfang angeschlossen werden, so seine Argumentation, bräuchten Verteilnetze mehr als Spannungswandlung – sie bräuchten eine steuerbare, bidirektionale Energiedrehscheibe, die die Leistungsqualität managt.

Zertifizierung, Fertigung und erste Einsätze

Das Markteinführungsmodell hat die Typprüfung abgeschlossen und Funktions-, Leistungs- und Sicherheitsprüfberichte des in Xi'an ansässigen Unternehmens Dongdian Testing Technology sowie von TÜV Rheinland erhalten – eine Validierung durch Dritte, die TBEA als Grundlage für die skalierte Auslieferung darstellt.

Die Produktion läuft am Fertigungsstandort Tianjin mit einer Jahreskapazität von 200 Einheiten. Auf der Einsatzseite hat die Außenvariante Aufträge gewonnen und wurde im Projekt der Logistik-Schnellladestation Zhiyun Green Energy in Guangyuan, Provinz Sichuan, in Betrieb genommen. Die erste Kundengruppe ist das ultraschnelle Laden schwerer Lkw – ein Szenario, das hohe Leistungsdichte, schnelle Reaktion und Zuverlässigkeit verlangt und das sich sauber auf die Leistungsgrenzen des SST abbilden lässt.

Marktumfeld: Ein Industrialisierungsjahr

Solid-State-Transformatoren sind in die Kategorie der Kernausrüstung aufgerückt. Unter Berufung auf eine Studie von Huajin Securities verweist TBEA auf ein prognostiziertes inländisches SST-Marktvolumen für AIDC von rund 13,27 Milliarden Yuan bis 2030, während der Markt für ultraschnelles Laden bis 2032 die Marke von 190 Milliarden Yuan erreichen soll. Das Zusammenlaufen dieser Nachfrageströme, so das Unternehmen, mache dies zu einem Industrialisierungsjahr für die Technologie.

Warum KI-Rechenzentren das Hauptschlachtfeld sind

Die Energiewende und das explosionsartige Wachstum der Rechenleistung verändern die räumliche Beziehung zwischen Strom und Compute. Wo früher die Rechenleistung dem Strom folgte, folgt die Standortwahl von Rechenzentren heute den Energieressourcen – sie siedeln sich dort an, wo Strom stabil, grün und günstig ist. Diese Verschiebung wirkt unmittelbar auf die Versorgungsarchitektur. Während die Rack-Leistungsdichte von KI-Compute-Zentren weiter steigt, nähern sich konventionelle Niederspannungs-Gleichstromversorgungsarchitekturen ihren Grenzen bei Effizienz, Stellfläche und Skalierbarkeit, und 800 V DC ist zum branchenweit abgestimmten Entwicklungspfad geworden. Der kritische Knoten in diesem Architekturwechsel ist der Transformator – der Eintrittspunkt für die Leistung.

Die Wirtschaftlichkeit: drei Konten

TBEA reduziert den Kundennutzen auf drei Konten. Erstens Strom: interne Schätzungen für ein 1-MW-Rack legen eine Einsparung von rund 280.000 kWh pro Jahr nahe. Zweitens Kupfer: Der Kupfereinsatz sinkt um etwa 45 Prozent – eine Materialkostenreduktion bei derzeit hohen Kupferpreisen. Drittens Raum: Die Stellfläche ist etwa 60 Prozent kleiner als bei konventionellen Versorgungskonzepten, was in flächenknappen Compute-Parks Areale freisetzt.

Eine Plattform, fünf Szenarien und der Weg zu 35 kV

TBEA zufolge deckt eine einzige technische Plattform fünf Anwendungsszenarien ab: KI-Rechenzentren, ultraschnelles Laden schwerer Lkw und Landstromversorgung für Schiffe, Anlagen für neue Energien, die Integration von Erzeugung, Netz, Last und Speicher sowie Stahlmetallurgie. Die Breite ergibt sich aus den allgemeinen Fähigkeiten des SST und nicht aus maßgeschneiderter Entwicklung pro Szenario. Vertikal bewegt sich die Roadmap in Richtung 35 kV und höherer Spannungsklassen, um die Einheitsleistung und die Spannungskompatibilität zu erhöhen; horizontal erstreckt sie sich auf Schnellladen, Rechenzentren, Microgrids, verflochtene Verteilnetze sowie die Elektrifizierung von Seehäfen und Flughäfen.

Zhang Hongzhong, ein Direktor von TBEA, verknüpfte das Produkt mit der nationalen Strategie: Der in diesem Jahr vorangebrachte Rahmen der „sechs Netze“ und die tiefe Koordination neuer Stromnetztypen mit Rechen- und Logistiknetzen hätten den Solid-State-Transformator von einer Zukunftstechnologie zu einer zwingenden Anforderung gemacht. Auf der Seite der Rechenzentren, so sagte er, stehe das technologische Fundament, die Branchenzertifizierung beschleunige sich im Gleichschritt mit der Veröffentlichung von Standards, und Auswahlgespräche mit mehreren führenden Kunden liefen, während das Unternehmen das Hauptschlachtfeld anstrebe.