Monitoraggio in corrente continua: una nuova necessità del mercato energetico

Rivoluzione energetica

Per più di cent’anni la Corrente Alternata (AC) è stata l’opzione principale per tutti i sistemi di distribuzione energetica, tuttavia negli ultimi anni, la Corrente Continua (CC) viene considerata come una valida alternativa.

Una delle ragioni principali è l’enorme quantità sviluppata di Energia CC dovuta alle iniziative di transizione energetica. La transizione energetica è il passaggio al rifornimento energetico a basse emissioni di carbonio, ecologico, affidabile e a prezzi accessibili. I nuovi sistemi, infatti, sono sempre più sviluppati su energie rinnovabili, efficienza energetica e gestione della domanda di energia.

In particolare, le esigenze di una nuova ed efficiente tecnologia di conversione dell’energia e di una migliore chimica delle batterie stanno crescendo rapidamente.

La Corrente Continua si sta diffondendo sempre più in diversi campi: generazione, trasmissione, accumulo e consumo. Al giorno d’oggi, almeno una volta da qualche parte lungo la catena di fornitura elettrica, l’energia viene utilizzata come Corrente Continua.

Il motivo è semplice: utilizzare direttamente la produzione / accumulo in corrente continua è più efficiente, costa meno, e offre benefici in termini di Power Quality e affidabilità del sistema.

I benefici dei sistemi CC

• Riduzione delle perdite di conversione. Negli attuali sistemi l’energia rinnovabile viene continuamente trasformata da Continua ad Alternata, e in alcuni casi riportata di nuovo in Continua ( quando ad esempio è presente una batteria di accumulo nel sistema di distribuzione). Sempre più utilizzatori, tra cui le luci a led, gli azionamenti industriali e i veicoli elettrici, funzionano a Corrente Continua; Ogni volta che si ha una conversione, quindi, una parte di energia viene persa (principalmente sotto forma di calore).
• Semplice integrazione tra energie rinnovabili e fonti in CC. Le sorgenti con uscita in CC sono collegate direttamente al BUS di comunicazione, rendendo l’installazione più semplice e rapida e richiedendo l’utilizzo di meno componenti. Se necessario, altri carichi possono essere aggiunti in qualsiasi momento senza la necessità di riprogettare il sistema.
• Utilizzo di energia di recupero. Le macchine, più precisamente i motori, possono restituire Energia in CC quando decelerano, rendendo il sistema più efficiente. Il recupero di energia in frenata è già ampiamente utilizzato in molti settori (Veicoli elettrici, Motori CC … ).
• Progettazione di sistemi più semplici e compatti. La progettazione di un sistema CC è più semplice e utilizza una minor quantità di componenti. La distribuzione energetica in CC utilizza meno cavi e rame di un’equivalente sistema in AC, non è infatti necessario cablare tre fasi e il neutro.
• Power Quality e affidabilità del sistema. I sistemi di alimentazione CC sono meno complessi e utilizzano meno componenti, di conseguenza i potenziali disturbi sulla linea sono minori se paragonati a quelli presenti in un sistema AC. La Corrente Continua, ad esempio, non presenta disturbi come armoniche, bilanciamento del carico su fase e altri eventi associati alla Corrente Alternata.

Monitoraggio e controllo su sistemi a Corrente Continua

Il ruolo crescente che la Corrente Continua sta assumendo porta all’aumento della domanda per soluzioni di monitoraggio e controllo.

Stazioni di ricarica dei veicoli elettrici

Le stazioni di ricarica dei veicoli elettrici costituiscono sempre più un grosso mercato di scambio di energia, con conseguente necessità di sviluppare sistemi di monitoraggio per garantire una corretta misura e fatturazione dell’energia utilizzata.

Nella maggior parte degli impianti attualmente utilizzati, il monitoraggio dell’energia dei caricatori EV (Electric Vehicle) viene effettuato sulla fornitura in Corrente Alternata, non misurando in modo adeguato le perdite che si hanno nella conversione AC-DC. In questo modo, l’utilizzatore finale è quindi costretto a pagare più energia di quella che sta realmente utilizzando.

I Governi stanno lavorando per introdurre al più presto normative per regolare questo settore in forte crescita, ma la conversione di energia e le perdite di distribuzione rimarranno.

Le nuove normative EU, ad esempio, obbligano i fornitori di energia a fatturare al cliente solo l’energia utilizzata dal caricatore EV, lasciando la conversione energetica e le perdite di distribuzione a carico del fornitore.

Nei nuovi caricabatterie EV veloci e ultraveloci, l’energia viene trasmessa direttamente in CC quando collegati alla batteria del veicolo, visto il rapido sviluppo di questo settore, è chiara la necessità di un’accurata fatturazione dell’energia direttamente in CC.

Distribuzione in CC – Microgrid

Microgrid (in italiano: microrete) è un sistema energetico che collega un gruppo localizzato di carichi elettrici e fonti di generazione distribuita, come ad esempio un campus universitario, un complesso ospedaliero, un centro commerciale o un quartiere abitativo.

Normalmente questo sistema opera connesso ed in sincronia con la rete elettrica nazionale, ma grazie all’uso diffuso di generatori di energia rinnovabile (pannelli solari, turbine eoliche, ecc.), gruppi elettrogeni e di impianti per l’accumulo di energia, l’intero sistema può diventare totalmente autosufficiente (nella cosiddetta modalità “isola”).

Con l’utilizzo sempre più diffuso di componenti elettronici circa il 50% dei carichi elettrici di un edificio funzionano a Corrente Continua. Attualmente, ogni dispositivo elettronico deve convertire la Corrente Alternata in Corrente Continua, e più del 20% di energia viene dispersa in questo processo. Proprio per questo motivo, con una transizione della rete di alimentazione direttamente in Corrente Continua, si ipotizza un guadagno di energia utilizzata fino al 28% rispetto al sistema tradizionale in AC.

L’interesse per i sistemi in CC sta crescendo rapidamente, e di conseguenza anche la necessità di misurare e monitorare adeguatamente l’energia utilizzata.

Data-center / Server farm

Nelle moderne Server farm l’integrazione con le varie fonti di energia rinnovabile oggi è più semplice ed efficiente. Questo permette di estendere la rete in CC e ridurre le conversioni da Corrente Alternata a Continua, diminuendo notevolmente le perdite.

In questo settore, la misura dell’energia in Corrente Continua si sta diffondendo rapidamente poiché molti operatori condividono la stessa infrastruttura hardware con più clienti, e si necessita di monitorare nel dettaglio l’utilizzo per fatturarne i costi.

Il passaggio a un approccio più accurato di addebito ai clienti basato sull’uso dell’energia, è una necessità degli operatori per essere più efficienti e competitivi.

I due metodi più comuni per l’utilizzo e l’addebito energetico in data-center sono:

• Rata fissa per ogni utilizzatore
• Energia misurata: Ogni circuito di alimentazione (whip) è dotato di contatori e viene addebitata esclusivamente l’energia realmente consumata.

Electrex misura e controlla i sistemi in Corrente Continua

Le applicazioni in CC non sono una nuova sfida per Electrex. Produciamo Analizzatori in Corrente Continua da oltre 26 anni e abbiamo sviluppato centinaia di progetti nell’ambito delle energie rinnovabili e della telefonia (Telecom).

Questo ci ha permesso di sviluppare una solida competenza nei sistemi Corrente Continua che è stata recentemente incorporata nella nostra nuova serie Femto 4Hall D6.

Il Web Server utilizzato per la visualizzazione di dati storici e in tempo reale può essere integrato con la suite di software Electrex e la piattaforma Cloud.

Siamo in grado di offrire una soluzione completa di monitoraggio di sistemi CC o AC in qualsiasi organizzazione.