Distribuire energia elettrica in corrente continua...

[JAndrea]

Invece riguardo la distribuzione a lunga distanza la DC mi sembra almeno ad oggi meno vantaggiosa.

Anche qui occorre fare attenzione tra distribuzione e trasmissione.
Nel caso della trasmissione, la DC è ampiamente usata, molteplici sono gli esempi di HVDC, uno di grande attualità è questo:

https://energycue.it/interconnessione-h ... cia/11676/
https://www.terna.it/it-it/sistemaelett ... avoia.aspx


Per non parlare del SAPEI http://download.terna.it/terna/0000/0018/46.pdf


Mentre la distribuzione vera e propria, al momento, mi risulta avvenga sempre in AC, vista la comodità offerta dal trasformatore tradizionale.

[JAndrea]

Riesci a farne una, sia pure alla spicciolata?

Se conosci l'inglese:
https://new.abb.com/systems/hvdc/why-hv ... advantages
https://new.abb.com/systems/hvdc/why-hvdc

Invece Siemens in italiano:
https://w5.siemens.com/italy/web/pw/pow ... ehvdc.aspx
https://w5.siemens.com/italy/web/pw/pow ... rnata.aspx

https://core.ac.uk/download/pdf/79621331.pdf

[richiurci]

Molto interessante, grazie anche a te!

Da profano mi sembra di capire che la DC ha diversi vantaggi che ignoravo, tra i quali la possibilità di connettere sistemi AC a frequenza diversa e controllare meglio la connessione.

Sembra anche più semplice passare a cavi interrati o tralicci meno imponenti a parità di potenza trasmessa, da cui il vantaggio ambientale.

Ma quindi..se la tecnologia a stato solido fosse stata disponibile decenni fa la DC avrebbe vinto su tutta la linea?

[EcoTan]

Un altro vantaggio della DC è consentire linee di trasmissione molto lunghe (parliamo di svariate migliaia di chilometri) senza i problemi di "risonanza" o meglio di instabilità, legate ai parametri di trasmissione, che sorgerebbero in alternata.

[Piercarlo]

Grazie JAndrea!

[fpalone]

In parole molto semplici, se si trasmette potenza in c.a. su lunghe distanze il vincolo principale non è mai la portata della linea: subentrano la caduta di tensione e la stabilità angolare, ossia la differenza in ampiezza e fase dei fasori di partenza ed arrivo.
Tali considerazioni limitano la potenza trasmissibile per una data lunghezza della linea (curva di St.Clair):

st clair (art. Gutman Marchenko).JPG (45.75 KiB) Osservato 5792 volte

Facendo un esempio pratico: una linea a 400 kV unificata TERNA con fascio trinato da 31.5 mm ha una portata al limite termico di 2700 A, corrispondenti a circa 1850 MVA.
La potenza caratteristica è però "solo" di circa 600 MW, per cui se volessi usarla per trasmettere potenza su una distanza di 300 km potrei portare "solo" 840 MW.
Su distanze ancora più lunghe, diciamo di 500 km, potrei portare "solo" 600 MW, a meno di non adottare provvedimenti specifici per aumentare la potenza caratteristica (es. condensatori serie).
Invece, con la trasmissione in corrente continua si ha di fatto solo il vincolo termico sulla corrente di linea: diventa quindi evidente che conviene adottarla per trasmissione su grandi distanze.
Diverso il concetto per l'interramento: visto che per i cavi AT ed AAT la potenza caratteristica è molto più alta del limite termico, il surplus di potenza reattiva cresce con la lunghezza. Si arriva quindi ad una lunghezza tale che si riesce a trasmettere solo potenza reattiva:

P_vs_L Gatta.JPG (37.93 KiB) Osservato 5792 volte

.
Oltre una certa lunghezza per un cavo interrato in AT, o installi dei reattori in derivazione lungo linea oppure opti per la corrente continua.
Dal punto di vista ambientale e di impatto sul pubblico poi il campo magnetico in continua viene ad essere meglio percepito da parte del pubblico, per via dell'assoluta assenza di sospetti di danni sulla salute. Anche per questo le linee in continua sono soggette a procedure autorizzative più snelle rispetto a quelle in ca.

Spesso quindi la c.c. viene quindi proposta come soluzione per il ripotenziamento di linee esistenti in c.a., non perché abbia più senso da un punto di vista tecnico/economico, ma perché è l'unica alternativa percorribile dal punto di vista autorizzativo

[fpalone]

se la tecnologia a stato solido fosse stata disponibile decenni fa la DC avrebbe vinto su tutta la linea?

Difficile dirlo, ma tieni conto che la tecnologia allo stato solido non ha (ancora) risolto tutti i problemi.
Rimane nei fatti insoluto il problema dell'interruzione della corrente di corto circuito.
Anche la stabilità e la resilienza di una rete di trasmissione in corrente continua non è banale da valutare come quella di una rete in c.a.: mancate commutazioni, blocchi del convertitore per massima corrente, sovraccaricabilità limitata delle apparecchiature di conversione, sono tutte cose che devono ancora essere risolte.
Ad oggi, collegare tra loro più di 2 convertitori HVDC a formare una rete in cc è ancora un compito sfidante.
Ancora oggi in Europa esiste solo una rete multi-terminale HVDC: quella tra Sardegna, Corsica e Italia continentale (SaCoI), in servizio come multi-terminale dal 1988, dopo essere entrata in servizio come collegamento punto punto tra Italia e Sardegna negli anni '60. Fatto notevole, all'epoca i due convertitori di San Dalmazio e Codrongianos erano basati su valvole al mercurio mentre il "nuovo" terminale di Lucciana era già a tiristori.
All'epoca, quella del SACOI era la prima applicazione di rete multi-terminale al mondo ed ad oggi ne esistono solo altre 3, una in Nord America (Quebec - New England, 1992), una in Cina (Nan'ao, 2015) ed una in India (Agra, ancora in costruzione).

[SandroCalligaro]

Riguardo alla distribuzione in DC...

I dispositivi utilizzatori sempre di più contengono dell'elettronica, e sempre più spesso hanno all'ingresso un raddrizzatore. Questo è vero sia per piccole potenze (ad esempio lampade a LED) che per utenze industriali (motori alimentati tramite inverter, anche nel range dei MW o decine di MW).

Al di là dei problemi di interruzione (che non voglio minimizzare), da un certo punto di vista interfacciare delle utenze ad una rete DC sarebbe molto vantaggioso, perché si eviterebbe uno stadio di conversione che attualmente ha costi non trascurabili.
Infatti, a parte potenze molto basse (<100 W, credo), i raddrizzatori richiedono la correzione del fattore di potenza (PFC), che aggiunge costo, volume e perdite non trascurabili.

Inoltre ci sono applicazioni nelle quali la potenza può essere anche restituita, come ad esempio nel caso degli azionamenti. Attualmente la rigenerazione (verso la rete AC) è costosa (occorre un inverter controllato ed un filtro), mentre con una rete DC sarebbe gratis (non solo, si risparmierebbe anche il raddrizzatore e in molti casi la resistenza di frenatura). Per questo motivo, spesso si mettono in comune i bus DC di diversi inverter, per fare in modo che l'energia recuperata in frenatura da uno possa essere utilizzata da altri. Questo è un altro "esempio minimale" di distribuzione in DC.

Si prevede che ci saranno sempre più applicazioni con scambio bidirezionale con la rete, basta pensare ai sistemi di accumulo "statici" o Vehicle to Grid (V2G), per sfruttare meglio le rinnovabili o in generale per migliorare la stabilità della rete.


PS: per i datacenter, può darsi che mi sbagli, ma a quanto so nella ricerca si sta andando verso la distribuzione a tensioni più alte, con meno stadi di conversione intermedi (ad es. 400-12V o addirittura 400-1.8V), ovviamente per risparmiare sulle linee e sulle perdite di conversione, visto che i consumi legati ai grandi datacenter stanno diventando paurosi (io spero nello sviluppo della logica adiabatica, che potrebbe "salvarci").

[marco76]

Interessante non conoscevo la logica adiabatica

[SandroCalligaro]

[OT]

Interessante non conoscevo la logica adiabatica

Mi ci sono imbattuto perché cercavo qualcun altro che avesse avuto l'idea, nell'elettronica digitale, di spostare la carica invece di dissiparla.
Dal punto di vista teorico, è stupido dover dissipare della carica per fare una cosa concettuale come cambiare un'informazione (bit) da 1 a 0. Attualmente mi pare uno dei maggiori limiti dell'elettronica digitale.
Spero che qualcuno prenda questa cosa sul serio, prima o poi...[\OT]