Tralicci da AC a DC?

[mario_maggi]

Ciao
Con l'evoluzione degli inverter ad alta tensione, si inizia a considerare la modifica delle attuali linee di trasmissione aeree da AC a DC: https://www.machinedesign.com/mechanical-motion-systems/switching-power-grid-dc-could-boost-its-capacity

Buona meditazione,
Mario

[guzz]

Ma conviene?
Capisco i collegamenti su elevate distanze, dove basta realizzare due stazioni di conversione (ad esempio i cavi sottomarini)
Ma avrebbe senso sostituire tutte le linee ad alta tensione?

[picmicro675]

Non so se ci sono le considerazioni per l'elettrolisi. Ma la sto dicendo da incompetente.
È ovvio che fonti di energia rinnovabile trova favorevole l'uso di corrente continua. Ma la trasmissione a distanza direi che troverebbe vantaggi se si usasse la corrente alternata ad una frequenza più elevata.
Tant'è che diversi dispositivi utilizzano conversioni a diversi kHz, per risparmiare sui materiali.
Per apparecchi domestici, sarei contento se ci fosse la corrente continua, sarebbero diversi elettrodomestici che possono farne uso, comodamente.

[fpalone]

Diciamo che su distanze elevate (oltre 400-500 km) e tensioni elevate, (da 500 kV a salire) diventa un'opzione tecnicamente valida. In America, così come in Cina, potrebbe trovare applicazione.
Al di sotto il principale motivo (non tecnico) per la conversione sono le difficoltà di autorizzazione delle linee in alternata rispetto alle linee in continua, dovute per lo più ai limiti di campo magnetico.
Non si hanno, in pratica significativi benefici tecnico-economici, viste le perdite, i costi ed i tassi di guasto delle stazioni di conversione.
Per questo motivo se ne era parlato anche in Italia; purtroppo, come previsto, non è sufficiente la corrente continua a rimuovere l'effetto NIMBY.

La questione è comunque molto meno facile di come la mette l'articolo riportato in [1].
questa ad esempio è una colossale inesattezza:

One advantage of the HVDC option is that it uses the same wires and much of the same structure while increasing the corridor’s capacity of the corridor.
Switching current from AC to DC lets a given line operate at a higher voltage without increasing the current, which avoids the problem of increased line sag from extra heating

Ragionando superficialmente si potrebbe pensare, sbagliando, che per il dimensionamento dell'isolamento si possa confrontare il valore di cresta della tensione alternata con quello della tensione continua.
Purtroppo in AAT le cose sono parecchio diverse: il coordinamento dell'isolamento della linea elettrica aerea si basa sulla scelta della distanza di isolamento in aria e sulla linea di fuga degli isolatori.
Il primo punto dipende principalmente dalle sovratensioni di manovra attese (da decenni mitigabili facilmente con scaricatori ad ossido di zinco ed interruttori con resistori di pre-inserizione) e dal tasso di guasto per scarica atmosferica che si è disposti a tollerare. In entrambi i casi le differenze tra ac e dc sono minime.
Per quanto riguarda la linea di fuga invece le cose vanno peggio in c.c. rispetto alla c.a., per cui a parità di tensione RMS applicata alla catena di isolatori, è generalmente necessaria una maggiore linea di fuga per la c.c. .
Il vero vantaggio della c.c. sta nel fatto che, anche per trasmissione su lunghe distanze, non si è più limitati da problemi di stabilità angolare o stabilità di tensione! In questo senso è possibile aumentare la potenza trasmessa lungo la linea in c.c., potenzialmente fino al limite termico.

Ma del resto a nessuno sano di mente verrebbe l'idea di esercire una linea di trasmissione di elevata lunghezza al limite termico: le perdite sarebbero economicamente non sostenibili.

Quello che si può fare è utilizzare la fascia di asservimento e magari il tronco dei sostegni della linea esistente, modificando la testa palo e le catene di isolatori.

[PietroBaima]

Ma la trasmissione a distanza direi che troverebbe vantaggi se si usasse la corrente alternata ad una frequenza più elevata.

Direi di no, aumenteresti la resistenza della linea e la corrente capacitiva, quindi avresti un sacco di perdite.

Ma sentiamo gli esperti

[EdmondDantes]

E con i nodi a potenza di cortocircuito elevata come la mettiamo?

E poi che significa che tradizionalmente i sistemi HVDC si usano per trasmettere potenze sulle lunghe distanze? Alcuni Paesi utilizzano i sistemi HVDC per interconnettere intere regioni asincrone, ad esempio.

Frequenze elevate? Senza contare i problemi dovuti alla stabilita' del sistema e progettazione dei vari componenti di impianto, tutti i collegamenti AT dovrebbero essere realizzati in corrente continua. Mah...

[fpalone]

Beh, i nodi ad elevata potenza di corto circuito vanno bene per le stazioni di conversione! L'unico problema è che con il progressivo abbandono della generazione convenzionale i nodi della rete diventano sempre più deboli, in termini di potenza di corto circuito.

Più che di tradizione, l'uso dell'HVDC è una questione di convenienza, o addirittura (come nel caso di cavi sottomarini molto lunghi o di reti asincrone) di mancanza di alternative.
Nella rete europea le distanze di trasmissione sono brevi e la rete è tutta sincrona: di fatto hvdc trova una convenienza tecnico economica per lunghi collegamenti in cavo sottomarino, oppure per aggirare fenomeni NYMBY.
Parliamo chiaramente di singoli collegamenti HVDC in un quadro di reti di trasmissione in alternata.
La rete magliata in hvdc rimane per ora un miraggio: anche con i recenti ed interessanti sviluppi non ci sono le apparecchiature di manovra adeguate.

[fpalone]

Direi di no, aumenteresti la resistenza della linea e la corrente capacitiva

Anche io direi proprio di no, sia per i motivi che ha detto PietroBaima che per quelli legati alla stabilità di trasmissione.

[EdmondDantes]

E' proprio quello che intendevo. Non si trovano dietro l'angolo, altro che modifica a tappeto.
Ormai le potenze di cortocircuito si riducono sempre più. Installando linee in DC prima o poi dovrai prevedere un paio di stazioni.


E per quanto riguarda la frequenza, la discussione nasce solo da una mancata conoscenza del dato. Siamo talmente abituati a quel numeretto pari a 50 Hz che quasi lo snobbiamo nei dati di targa.
Vorrei proprio vederli a regolare una rete funzionante a frequenza elevata

[guzz]

Ma dal punto di vista economico, realizzare una stazione di conversione AC/DC non costa più di una stazione di trasformazione AT o AAT?
Ed a regime, andando ad occhio, direi che una stazione di trasformazione abbia un'efficienza più elevata di una stazione di conversione, sbaglio? D'altronde i trasformatori "grossi grossi" (linguaggio tecnico ) hanno rendimenti superiori al 95%, giusto? (mi pare che alle superiori mi parlassero di trasformatori con rendimenti del 98/99%)
Una stazione di conversione AC/DC immagino abbia perdite maggiori, sbaglio? Non mi stupirei se il rendimento fosse attorno al 75/80%...

Quindi immagino che abbia senso farlo quando i costi di costruzione e di gestione siano adeguatamente motivati, come con risparmi nella realizzazione della linea (uno o massimo due cavi sottomarini al posto di tre, per esempio) oppure perdite in linea molto minori (che vadano almeno a compensare le perdite di conversione).

Scusate se le mie osservazioni sono più "terra terra", ma alla fine sono i soldi a far girare il mondo, oltre ai limiti tecnici...